Джойстик , иногда называемый джойстиком полета , представляет собой устройство ввода , состоящее из ручки, которая поворачивается на основании и сообщает свой угол или направление устройству, которым она управляет. Джойстик, также известный как штурвальная колонка , является основным устройством управления в кабине многих гражданских и военных самолетов, либо как центральный или боковой джойстик . Он имеет различные переключатели для управления функциями самолета, контролируемыми пилотом и вторым помощником.
Джойстики часто используются для управления видеоиграми и обычно имеют кнопки, состояние которых может считываться компьютером. Популярной разновидностью джойстика, используемого на современных игровых консолях, является аналоговый джойстик . Джойстики также используются для управления такими машинами, как краны, грузовики, подводные беспилотные аппараты, инвалидные коляски, камеры наблюдения и газонокосилки с нулевым радиусом поворота . Миниатюрные джойстики с управлением пальцами были приняты в качестве устройств ввода для небольшого электронного оборудования, такого как мобильные телефоны .
Джойстики изначально использовались в качестве органов управления элеронами и рулями высоты самолетов и, как известно, впервые были использованы в этом качестве на самолете Луи Блерио Bleriot VIII 1908 года в сочетании с ножным рулем направления для управления рысканием на хвосте самолета. [1]
Считается, что название «джойстик» возникло благодаря французскому пилоту начала 20-го века Роберту Эсно-Пельтери . [2] Существуют также конкурирующие претензии от имени коллег-пилотов Роберта Лорейна , Джеймса Генри Джойса и А. Э. Джорджа . Лорейна цитирует Оксфордский словарь английского языка за использование термина «джойстик» в своем дневнике в 1909 году, когда он отправился в По, чтобы учиться летать в школе Блерио . Джордж был пионером-авиатором, который вместе со своим коллегой Джоблингом построил и управлял бипланом в Ньюкасле в Англии в 1910 году. Штанга управления самолетом Джорджа и Джоблинга находится в коллекции Музея Дискавери в Ньюкасл-апон-Тайн, Англия. Джойстики присутствовали в ранних самолетах, хотя их механическое происхождение неизвестно. [3] Создание термина «джойстик» на самом деле может быть приписано Лорейну, поскольку он является самым ранним известным использованием термина, хотя он, безусловно, не изобрел это устройство.
Электрический двухкоординатный джойстик был изобретен К. Б. Мириком в Военно-морской исследовательской лаборатории США (NRL) и запатентован в 1926 году (патент США № 1,597,416)». [4] В то время NRL активно разрабатывала дистанционно управляемые летательные аппараты, и джойстик, возможно, использовался для поддержки этих усилий. В выданном патенте Мирик пишет: «Моя система управления особенно применима для маневрирования летательных аппаратов без пилота». [5]
Немцы разработали электрический двухкоординатный джойстик около 1944 года. Устройство использовалось как часть немецкой системы радиоуправления Funkgerät FuG 203 Kehl , использовавшейся в некоторых немецких бомбардировщиках, которая использовалась для управления как противокорабельной ракетой с ракетным двигателем Henschel Hs 293 , так и немоторизованным пионерским высокоточным боеприпасом Fritz-X [6] по морским и другим целям. Здесь джойстик передатчика Kehl использовался оператором для направления ракеты к цели. Этот джойстик имел переключатели включения-выключения, а не аналоговые датчики. И Hs 293, и Fritz - X использовали радиоприемники FuG 230 Straßburg для отправки сигналов управления Kehl на поверхности управления артиллерийского орудия. Аналогичный блок джойстика использовался для современного американского управляемого боеприпаса Azon , строго для бокового управления боеприпасом только по оси рыскания. [7]
Это немецкое изобретение было подхвачено кем-то из группы ученых, собранных в Heeresversuchsanstalt в Пенемюнде . Здесь часть группы по немецкой ракетной программе разрабатывала ракету Wasserfall , вариант ракеты V-2 , первой ракеты класса «земля-воздух» . Рулевое оборудование Wasserfall преобразовывало электрический сигнал в радиосигналы и передавало их ракете.
В 1960-х годах использование джойстиков стало широко распространено в системах радиоуправляемых моделей самолетов, таких как Kwik Fly, произведенная Филом Крафтом (1964). Ныне несуществующая фирма Kraft Systems в конечном итоге стала важным поставщиком OEM джойстиков для компьютерной промышленности и других пользователей. Первое использование джойстиков за пределами индустрии радиоуправляемых самолетов, возможно, было в управлении электрическими инвалидными колясками, такими как Permobil (1963). В этот период времени НАСА использовало джойстики в качестве устройств управления в рамках миссий «Аполлон». Например, испытательные модели лунных посадочных модулей управлялись с помощью джойстика.
Во многих современных авиалайнерах , например, во всех самолетах Airbus, разработанных с 1980-х годов, джойстик получил новую жизнь для управления полетом в форме « сайд-стика », контроллера, похожего на игровой джойстик, но который используется для управления полетом, заменяя традиционную штурвал . Боковой джойстик экономит вес, улучшает движение и видимость в кабине и может быть безопаснее в случае аварии, чем штурвал.
Ральф Х. Баер , изобретатель консоли Magnavox Odyssey , выпущенной в 1972 году, создал первые джойстики для видеоигр в 1967 году. Они могли управлять горизонтальным и вертикальным положением точки, отображаемой на экране. [8] Самый ранний известный электронный игровой джойстик с кнопкой огня был выпущен Sega как часть их аркадной игры 1969 года Missile , шутер- симулятора , который использовал его как часть ранней схемы двойного управления , где две кнопки направления используются для перемещения моторизованного танка, а двухсторонний джойстик используется для стрельбы и наведения ракеты на приближающиеся самолеты, отображаемые на экране; когда самолет попадает под удар, на экране появляется анимация взрыва вместе со звуком взрыва. [9] В 1970 году [10] игра была выпущена в Северной Америке под названием SAMI компанией Midway Games . [9]
Taito выпустила четырёхпозиционный джойстик как часть своей аркадной гоночной видеоигры Astro Race в 1973 году, [11] в то время как их многонаправленный шутер 1975 года Western Gun представил управление двумя стиками с одним восьмипозиционным джойстиком для движения и другим для изменения направления стрельбы. В Северной Америке он был выпущен Midway под названием Gun Fight . [12] В 1976 году Taito выпустила Interceptor , ранний симулятор боевых полётов от первого лица , в котором нужно было пилотировать реактивный истребитель , используя восьмипозиционный джойстик для прицеливания с помощью прицела и стрельбы по вражеским самолётам. [13]
Джойстик Atari CX40 , разработанный для Atari Video Computer System 1977 года , [15] представляет собой цифровой контроллер с одной кнопкой огня. Порт джойстика Atari на протяжении многих лет был фактически стандартной спецификацией цифрового джойстика. Джойстики обычно использовались в качестве контроллеров в игровых консолях первого и второго поколения , но они уступили место знакомому игровому пульту с Nintendo Entertainment System и Master System в середине 1980-х годов, хотя джойстики, особенно аркадного типа, были и остаются популярными дополнениями для любой консоли. [16]
В 1985 году аркадная рельсовая стрелялка от третьего лица от Sega Space Harrier имела настоящий аналоговый джойстик, используемый для движения. Джойстик мог регистрировать движение в любом направлении, а также измерять степень нажатия, что могло перемещать персонажа игрока с разной скоростью в зависимости от того, насколько далеко джойстик был нажат в определенном направлении. [17]
Разновидностью джойстика является поворотный джойстик. Это тип гибрида джойстика и ручки, где джойстик можно перемещать в разных направлениях, в то же время вращая джойстик. Он в основном используется в аркадных играх shoot 'em up , чтобы управлять как движением игрока в восьми направлениях, так и направлением оружия на 360 градусов. [18] [19] Он был представлен SNK , изначально с танковым шутером TNK III (1985), прежде чем он был популяризирован видеоигрой в жанре «беги и стреляй» Ikari Warriors (1986). [18] SNK позже использовала элементы управления поворотным джойстиком в аркадных играх, таких как Guerrilla War (1989). [20]
Отличительной разновидностью аналогового джойстика является позиционный пистолет , который работает иначе, чем световой пистолет . Вместо использования световых датчиков позиционный пистолет по сути является аналоговым джойстиком, установленным в фиксированном месте, который регистрирует положение пистолета, чтобы определить, куда игрок целится на экране. [21] [22] Он часто используется в аркадных играх-стрелялках , ранние примеры включают Sea Devil от Sega в 1972 году; [23] Attack от Taito в 1976 году; [24] Cross Fire в 1977 году; [25] и Battle Shark от Nintendo в 1978 году. [26]
В 1990-х годах джойстики, такие как CH Products Flightstick, Gravis Phoenix , Microsoft SideWinder , Logitech WingMan и Thrustmaster FCS, пользовались спросом у геймеров на ПК. Они считались необходимым условием для таких авиасимуляторов, как F-16 Fighting Falcon и LHX Attack Chopper . Джойстики стали особенно популярны с массовым успехом космических симуляторов, таких как X-Wing и Wing Commander , а также 3D-шутера «Шесть степеней свободы» Descent . [27] [28] [29] [30] [31] Джойстик MongoosT-50 от VirPil Controls был разработан для имитации стиля российских самолетов (включая Sukhoi Su-35 и Sukhoi Su-57 ), в отличие от большинства авиаджойстиков. [32]
Однако с начала 21-го века популярность таких игр пошла на спад, и теперь они считаются «мертвым» жанром, а вместе с этим игровые джойстики были сведены к нишевым продуктам. [27] [28] [29] [30] [31] В интервью NowGamer с Джимом Буном, продюсером Volition Inc., он заявил, что плохие продажи FreeSpace 2 могли быть связаны с тем, что джойстики плохо продавались, потому что они «выходили из моды», поскольку более современные шутеры от первого лица, такие как Quake , «в основном были о мыши и [клавиатуре]». Он продолжил, заявив: «До этого, когда мы делали Descent , например, у людей было совершенно обычное дело иметь джойстики — мы продали много копий Descent. Это было примерно в то время, [когда] вышли более современные FPS с мышью и клавиатурой, в отличие от просто клавиатуры, как Wolfenstein [3D] или что-то в этом роде». [33]
С конца 1990-х годов аналоговые джойстики (или стики для большого пальца , поскольку они управляются большими пальцами) стали стандартом на контроллерах для игровых консолей, популяризированных контроллером Nintendo 64 от Nintendo [34] , и имеют возможность указывать смещение джойстика из его нейтрального положения. Это означает, что программное обеспечение не должно отслеживать положение или оценивать скорость, с которой перемещаются элементы управления. Эти устройства обычно используют потенциометры для определения положения джойстика [35], хотя некоторые более новые модели вместо этого используют датчик Холла для большей надежности и уменьшенного размера.
В 1997 году ThrustMaster, Inc. представила 3D-программируемый контроллер, который был интегрирован в компьютерные игры для имитации полета. Эта линейка адаптировала несколько аспектов RHC (Rotational Hand Controller) NASA, который используется для методов посадки и навигации. [36]
В 1997 году первый игровой джойстик с силовой обратной связью ( хептика ) был произведен компанией CH Products по лицензии создателя технологии, Immersion Corporation . [37] За продуктом, получившим название джойстик Force FX, последовали джойстики с силовой обратной связью от Logitech , Thrustmaster и других, также по лицензии Immersion. [38] [39]
Аркадный джойстик — это крупноформатный контроллер для использования с домашними консолями или компьютерами. Они используют конфигурацию «джойстик и кнопка» некоторых аркадных автоматов , например, с особыми многокнопочными расположениями. Например, шестикнопочную раскладку аркадных игр Street Fighter II или Mortal Kombat невозможно комфортно эмулировать на джойстике консоли, поэтому для этих игр были изготовлены лицензированные домашние аркадные джойстики для домашних консолей и ПК. [40]
Переключатель шляпы — это элемент управления на некоторых джойстиках. Он также известен как переключатель POV (точки зрения) в электронных играх, где он позволяет осматриваться в своем виртуальном мире, просматривать меню и т. д. Например, многие авиасимуляторы используют его для переключения видов игрока, [41] в то время как другие игры иногда используют его в качестве замены D-pad . Компьютерные геймпады как с аналоговым стиком, так и с D-pad обычно назначают скан-коды переключения POV последнему.
Термин «смена шляпы» является сокращением от термина «смена шляпы кули», названного так из-за похожего на внешний вид головного убора . [42]
В реальном самолете переключатель может управлять такими вещами, как триммер элеронов или руля высоты .
Помимо кнопок, колесиков и циферблатов, а также сенсорных экранов, были созданы также миниатюрные джойстики для эффективного ручного управления камерами . [43] [44] [45]
В последнее время использование джойстиков стало обычным явлением во многих промышленных и производственных приложениях, таких как краны, сборочные линии, лесозаготовительное оборудование, карьерные самосвалы и экскаваторы. Фактически, использование таких джойстиков настолько востребовано, что оно фактически заменило традиционный механический рычаг управления почти во всех современных гидравлических системах управления. Кроме того, большинству беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и подводных дистанционно управляемых аппаратов (ROV) требуется по крайней мере один джойстик для управления либо транспортным средством, либо бортовыми камерами, датчиками и/или манипуляторами.
Из-за высокой степени практического, грубого характера таких приложений промышленный джойстик, как правило, более надежен, чем типичный контроллер видеоигр, и способен функционировать в течение длительного срока службы. Это привело к разработке и использованию датчиков эффекта Холла для таких приложений в 1980-х годах в качестве средства бесконтактного обнаружения. Несколько компаний производят джойстики для промышленного применения с использованием технологии эффекта Холла. Другая технология, используемая в конструкции джойстика, — это использование тензодатчиков для создания датчиков силы, выходной сигнал которых пропорционален приложенной силе, а не физическому отклонению. Миниатюрные датчики силы используются в качестве дополнительных элементов управления на джойстиках для функций выбора меню.
Некоторые крупные производители джойстиков способны изготавливать рукоятки и держатели джойстиков в соответствии с потребностями OEM-производителей, в то время как небольшие региональные производители часто концентрируются на продаже стандартных изделий по более высоким ценам более мелким OEM-производителям.
Специальные джойстики, классифицируемые как вспомогательные технологические указательные устройства , используются для замены компьютерной мыши для людей с довольно серьезными физическими недостатками. Вместо управления играми эти джойстики управляют указателем . Они часто полезны для людей с атетоидными состояниями, такими как детский церебральный паралич , которым их легче схватить, чем стандартную мышь. [46] Миниатюрные джойстики также доступны для людей с состояниями, связанными с мышечной слабостью, такими как мышечная дистрофия или болезнь двигательных нейронов . Они также используются на электрических инвалидных колясках для управления, поскольку они просты и эффективны в использовании в качестве метода управления. [47]
В 1996 году научное исследование установило, что и шимпанзе , и макак-резусов можно научить перемещать указатель на экране с помощью джойстика. Оба постоянно демонстрировали «концептуальное знание» требуемой от них задачи во время испытаний, хотя макаки-резусы делали это заметно медленнее. [49]
В 2021 году еще одна пара исследователей исследовала уровень интеллекта у домашних свиней , спроектировав джойстик, которым можно было управлять с помощью их морды. В отличие от шимпанзе или макак-резусов, ни одна из четырех свиней не смогла полностью соответствовать критериям теста 1996 года на « моторное или концептуальное усвоение» задачи, но они все равно справились «значительно выше случайности». Примечательно, что свиньи испытывали дополнительные трудности по сравнению с приматами, поскольку все они были дальнозоркими и поэтому могли испытывать трудности с деталями на экране, и они не могли перемещать цель с помощью джойстика, не отрывая сначала глаз от экрана. [48]
Световые пушки, такие как NES Zapper или те, которые используются в серии House of the Dead , заметно отличаются от позиционных пушек, используемых в аркадных играх, таких как Gunblade NY от SEGA. ... Световые пушки отличаются от позиционных пушек, таких как в Gunblade NY (внизу), которые по сути являются аналоговыми джойстиками. ... Позиционные пушки по сути являются аналоговыми джойстиками, установленными в фиксированном месте по отношению к экрану. Световые пушки, напротив, не имеют фиксированной априорной связи с дисплеем.
Два пути к обычному управлению оружием — это световое оружие и позиционное оружие. Световое оружие наиболее распространено в видеоигровых системах любого типа. Они работают оптически с экраном и не отслеживают местоположение на экране, пока оружие не выстрелит. Когда оружие стреляет, экран на мгновение гаснет, и оптика в оружии регистрирует, куда на экране направлено оружие. Эта информация отправляется в компьютер, который регистрирует выстрел. ... Позиционное оружие устанавливается стационарно на аркадном автомате с возможностью прицеливания влево/вправо и вверх/вниз. Они функционируют во многом как джойстики, которые постоянно сохраняют известное местоположение на экране и регистрируют текущее местоположение при выстреле.
В отличие от большинства джойстиков для полета, продаваемых на рынке США, которые, как правило, с разной степенью правдоподобия основаны на колонках управления американских истребителей, MongoosT-50 создан так, чтобы копировать ручку управления на российских самолетах, в частности, на российских самолетах пятого поколения Су-35 и ПАК ФА (Т-50).
