Joystick

Analoger Joystick für Flugsimulatoren (2004)

Ein Joystick [ˈdʒɔɪˌstɪk] (Veraltet auch Spielhebel, von engl. joy ‚Freude‘ und stick ‚Stock‘) ist ein Eingabegerät für Computer und für Spielkonsolen.

Der Joystick ist dem Steuerknüppel eines Flugzeugs oder dem Gangschaltungshebel eines Autos nachempfunden und dient zur Bewegung von Spiel- und Steuerelementen in der EDV. Das kann die Steuerung eines Fahrzeugs oder Flugzeugs sein, die Bewegung einer Person oder die Positionierung eines Cursors auf dem Bildschirm. Standardmäßig haben die meisten Joysticks eine oder mehrere Drucktasten („Feuerknopf“) am Gehäuse oder Steuerhebel.

Oft ist neben den Feuertastern auch ein Schubregler vorhanden, bei einigen Joysticks zusätzlich ein kleinerer „Ministick“ oder „Cooliehat“ etwa an der Spitze des Joysticks, mit dem während des Spiels die Blickrichtung geändert oder geregelt wird. Viele Joysticks sind außerdem mit Force-Feedback ausgestattet, einer Funktion, die das Spielgeschehen (beispielsweise holpriges Gelände oder bei Flugsimulationen die Ruderkräfte) durch Bewegungen, oder bei billigen Joysticks durch Vibrationen, für den Spieler fühlbar macht.

Geschichte

Der Quickshot II Turbo von Spectravideo, ein in den 1980er Jahren weit verbreiteter Digitaljoystick für Heimcomputer

Der Ursprung des Joysticks dürfte in den rein elektrischen, pneumatischen oder mechanischen Steuerelementen und Schaltreglern liegen, etwa bei Lokomotiven, Bergbaugerät oder Getrieben (Auto). Die ersten bekannten Joysticks im Sinne elektrischer Fernsteuerung finden sich im militärischen Bereich zur Zeit des Zweiten Weltkriegs. Die deutsche Luft-Luft-Rakete X4 und die gelenkte Bombe Fritz X wurden mit Joysticks, damals noch als "Kommandogeber mit einem beweglich gelagerten Lenkstab" bezeichnet, vom einsetzenden Flugzeug aus gesteuert. Die Geräte waren noch komplex, die elektromechanische Signalabtastung allerdings funktionsfähig.

Im Nachkriegsdeutschland findet man den weiterentwickelten Joystick bald in der Steuerung der Panzerabwehrwaffe MBB Cobra wieder, auch Industrieanlagen, Kräne, Walzanlagen und schließlich auch Modellflugzeuge werden ferngesteuert. Die Fernsteuerungen im Modellbau enthalten, entgegen dem einzelnen Joystick der EDV, in der Regel zwei analoge Joysticks zur beidhändigen Bedienung. Alternativ findet sich auch schon früh der dreiachsige Joystick mit Abtastung der Drehbewegung (Drehscheibe an der Spitze des Joysticks) und zusätzlichem Schubregler.

Technik

Unterschiedliche Joystick-Anschlüsse (IEEE 1284, Gameport, DB-9, Apple Desktop Bus, USB)

Elemente eines Joysticks: 1) Griff 2) Sockel 3) Feuerknopf 4) Zusatzknöpfe 5) Autofeuer-Schalter 6) Schubregler 7) Cooliehat 8) Saugnapf

Es gibt grundlegende Varianten von Joysticks, zum einen in digitaler und zum anderen in analoger Ausführung.

Digitaler Joystick

Es werden über vier elektrische oder optische Signalgeber - zunächst waren Metallzungen üblich, später wurden diese weitgehend durch Mikroschalter abgelöst - die Ausrichtung des Steuerknüppels weitergeleitet. Eine Übertragung von Auslenkung, Winkel oder Druckstärke findet nicht statt. Die Diagonalen werden per logischer Verarbeitung durch Kontakt zweier Signalgeber in Software oder Hardware erfasst. Somit sind nur zwei Bit an Informationsverarbeitung für die Richtungsbestimmung notwendig. Die Auslenkung in die 4, beziehungsweise 8 Himmelsrichtungen lassen sich durch logische Verknüpfungen der 2 Bit Information verarbeiten.

Digitale Joysticks sind im Vergleich zur analogen Variante einfacher und meist auch mechanisch robuster aufgebaut, da keinerlei Potentiometer oder Stromversorgung benötigt wird.

Differenzierung

Es besteht ein Problem der Unterscheidung zwischen digitalen und analogen Joysticks, da auch analoge Joysticks letztendlich ihre Information meistens digital (nach Wandlung von analog per Potentiometer nach digital) übertragen. Dabei werden bei analogen Joysticks meist acht Bit Werte verarbeitet, die also 256 Zustände ermöglichen und somit eine Übertragung des Auslenkungswinkels ermöglichen. Bei digitalen Joysticks ist das nicht möglich. Digitale Joysticks sind sehr verbreitet bei älteren Videospielkonsolen und frühen Heimcomputern und kennen nur die Zustände an oder aus, sind also digital und das mit 2 Bit für die X und Y Achse.

Analoger Joystick

Bei analogen Joysticks wird der Auslenkungswinkel der Achsen gemessen. Dies geschieht durch Potentiometer oder optische Messinstrumente. In der Regel existieren zwei Achsen um nach links/rechts sowie oben/unten zu steuern. Manche neuere Joysticks haben außerdem noch eine dritte Achse, Z-Achse genannt, die durch Drehen des Joysticks gemessen wird. „Analoge“ Joysticks werden üblicherweise mit Potentiometern oder Optokopplern abgegriffen und haben pro Achse typischerweise ein Auflösungsvermögen von 8 Bit, also 256 möglichen Zuständen.

Force Feedback

Bei Force-Feedback-Joysticks werden holprige Bodenbeläge und Steuerkräfte simuliert. Dabei kommen Elektromotoren oder Hydraulik- oder Pneumatikzylinder zum Einsatz, die bei professionellen Simulatoren über 150 N erzeugen können, um das Fluggefühl so realistisch wie möglich zu gestalten.

Nutzung

Eingesetzt werden Joysticks heute nicht nur zur Steuerung von Computer- und Videospielen, sondern auch als Sidestick in modernen Flugzeugen mit Fly-by-wire-Steuerung, als Schalt- oder Steuerhebel zur Fernsteuerung von Waffen, Robotern und Baukränen, Landmaschinen und vielen anderen Anwendungen. Auch Autos könnten anstatt des Lenkrads mittels Joysticks gelenkt werden. Es gab bereits Prototypen dieser Autos, durchgesetzt haben sie sich nicht.

Analoge Joysticks wurden und werden klassischerweise, aus dem CAD-Bereich kommend, vor allem an PCs und Apple-Computern genutzt. Einfachere digitale Joysticks fanden sich bei Atari, Commodore, Schneider etc. Die Gamepads vieler Spielkonsolen sind in ihrem inneren Aufbau und ihrer Funktion den Joysticks sehr ähnlich. Gleiches gilt für dreidimensional frei bewegliche Steuerungen, etwa zur Simulation der virtuellen Realität.

Heimcomputer waren meist von Haus aus mit einem oder mehreren Anschlüssen für Joysticks ausgerüstet. Beim PC erfolgte der Anschluss über einen speziellen Gameport (oft als Zusatz an der Soundkarte), inzwischen werden die meisten Joysticks über den flexibleren USB-Port angeschlossen. Das behebt diverse Kompatibilitätsprobleme mit älteren Soundkarten (ISA-Bus)

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts verlor der Joystick bei der PC-Spielesteuerung zugunsten von Gamepads und spezialisierteren Eingabegeräten an Bedeutung. Für Fahrsimulationen werden z. B. Eingabegeräte in Form eines Lenkrades angeboten, für Flugsimulatoren gibt es sogenannte Flightsticks, die neben verschiedenen Schubreglern auch eine Rudersteuerung aufweisen.

Siehe auch

• Gamepad, Paddle

Literatur

• Winnie Forster, Stephan Freundorfer: Joysticks; Take 2 Interactive; 2004; ISBN 3-00-012183-8
• Tom Zelller Jr: A Great Idea That's All in the Wrist. In: New York Times, 5. Juni 2005.

Weblinks

Seite mit Hinweisen zur Technik und zum Anschluss alter Joysticks an neue PCs (englisch)

 Commons: Joystick – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien