競技滑鼠

競技滑鼠

競技滑鼠是指可用於電腦遊戲的滑鼠,主要以光學引擎的性能來區分。通常,引擎的掃描速度要達到每秒5000次以上。

常見的競技滑鼠有微軟的IE3.0、IE4.0、IO1.1、WMO1.1;羅技的MX300、MX310、MX500、MX510、MX518、G1、G5;Razer的響尾蛇、金環蛇、銅斑蛇;MADCATZ的R.A.T.系列等。自從高端光學引擎開放以來,國內也產生了一些競技滑鼠,比如新貴的戰豹;雙飛燕的X7系列,訊拓的S500帝國戰車等。

基本介紹

  • 中文名:競技滑鼠
  • 定義:掃描速度要達到每秒5000次以上
  • 常用:IE3.0、MX300、響尾蛇、X7、S500
  • 多用於:電腦FPS遊戲
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概念

DPI

DOT PER INCH指的是滑鼠移動一英寸,對應滑鼠可以向系統反饋多少個點的數據。

說明

一般說400DPI,假設滑鼠在WINDOWS默認的速度下,每反饋一個點的數據,都對樣螢幕上的一個像素。就是說每移動一英寸,滑鼠會像系統反饋400個點的數據,如果你使用的桌面解析度是800*600,那么你的滑鼠只需要在滑鼠墊上移動2英寸=5.08CM,你的游標就可以從螢幕橫向的一端移動到另一端(800個像素點),對於其他解析度也相同。那么400DPI和800DPI在同樣解析度下到底有什麼區別呢?
競技滑鼠競技滑鼠
假如仍以800*600的解析度和WINDOWS默認滑鼠速度為基礎,400DPI滑鼠移動一英寸的同時,反饋給系統400個點的數據,游標可以橫向移動半個螢幕的距離。而800DPI的滑鼠移動一英寸,反饋給系統800個點的數據,游標可以橫向移動一個螢幕的距離。

注意

在這兩種情況下,在橫向移動的過程中,螢幕游標的行走路線上的每一個點都可以被定位到,只要你的手可以精細地控制滑鼠,理論上你可以移動到螢幕上任何一個點。
也就是說,高DPI的滑鼠雖然使你滑鼠移動更少的距離就可以換來游標的大範圍移動,但這種類似“加快游標移動速度”的過程中,沒有犧牲你的定位精度,你仍然可以定位到螢幕上的任何一個點,只要你能精細地控制自己的手!

特性

DPI

低DPI調高滑鼠速度,是不能取得和高DPI滑鼠相同的定位效果的!

游標定位

調高滑鼠速度,是以犧牲游標定位精確度為代價的,在輕微提高滑鼠速度時,這種現象可能不很明顯,但是一旦將滑鼠速度調到非常高,那么就會嚴重影響定位,CS里你會發現自己總是無法準確瞄準。

頻寬標準

首先要明確的是,對CMOS圖像進行處理的工作是由滑鼠DSP來完成的,而DSP反饋給系統的信息僅僅包括X,Y軸的移動數字和按鍵信號,這個信息的體積非常小,可能只有幾十個位元組就足夠,而我們所知的USB的頻寬:
USB 2.0標準規定了以下三種傳輸速率
低速模式傳輸速率為1.5Mbps,多用於鍵盤和滑鼠。
全速模式傳輸速率為12Mbps。
高速模式傳輸速率為480Mbps。
假如每一次滑鼠反饋的數據位元組有64bit,那么在125HZ的報告率下,也就是說滑鼠每秒鐘向PC報告125次,這個頻寬占用也僅有8Kbps,即使在1000HZ的報告率下,頻寬占用也僅有64Kbps, 即使是最低的USB1.0,頻寬也完全夠用了,所以USB的頻寬是完全能夠支持高的報告率的。

高報告率

作用

從滑鼠晶片本身來講,越高的報告率代表了越強的處理能力,就好像大家體育課報數的時候,一個隊伍可以一秒報10個,另一個隊伍可以一秒報100個,那第二支隊伍的能力明顯要高於第一支隊伍。
從這一點上來看,高的報告率的晶片,也是對廠家技術能力的一個體現,但是這種體現對玩家來說真的有用嗎?

意義

125hz的報告率是8ms報告一次,1000hz的報告率則是1ms報告一次。在使用125HZ報告率的滑鼠時,在CS中如果剛好距上次報告1ms時進行了一次甩狙,則距下次報告還有7ms的時間。而這7ms的延遲對cs玩家來說是非常重要的。當然除了報告率造成的延遲之外還有很多原因,但是誰都知道延遲越低越好。而當你距下次報告還有1ms時甩了一狙,則這次的延遲相比上次縮短了6ms(假定其他原因的延遲恆定),這就導致了滑鼠手感不穩定,甚至會造成輕微軌跡失真。而採用1000hz的滑鼠能控制每次延遲在1ms之內,所以報告率這個值對玩家的影響是不容忽視的。換句話說不同的報告率的滑鼠手感會有輕微不同。

性能提升

在講這些東西之前,需要先講一下光電滑鼠的工作的基本過程,簡要的說,光電滑鼠的工作過程可以分為以下幾步:
1,採用發光部分(普通的二極體,RAZER的某些型號使用了不可見光,雷射滑鼠使用雷射等)將光投射到滑鼠底部CMOS光頭對著的滑鼠墊上,使其反射光,從而成像。
2,反射的像經過滑鼠底部的透鏡(放大),被CMOS光頭捕獲,同時DSP(數字處理晶片),根據CMOS光矩陣的中所捕獲的前後兩幅像之間的變化,經過計算,向PC反饋滑鼠在X軸和Y軸方向上的移動,例(X:30;Y:-20 )。
3,PC接到滑鼠反饋的移動的數據,以及WINDOWS系統里設定的滑鼠速度數據,進行計算,從而得到游標在螢幕上應移動的,並傳遞指令給顯示卡。
4,顯示卡根據收到的游標移動的數據,在每一幀顯示信號里調整游標的顯示的位置,並輸出給顯示器進行顯示。

光頭矩陣

關於CMOS光頭矩陣,實際上是類似於下面圖片裡左邊的這樣一個格子,每一格的長度和寬度都是一個採樣像素點,不同的滑鼠,CMOS矩陣的大小可能不同,比如IE系列用的是22*22的CMOS矩陣,而MX系列用的是30*30的CMOS矩陣。通過前後兩次光頭成像的圖片放在CMOS矩陣里進行比較,DSP就可以得出滑鼠移動的數據,比如在下面的這個例子裡,通過在矩陣里比較前後兩幅圖片,可以發現滑鼠進行了(X:-4;Y-1)的移動。
當前後兩幅圖片的相關性太小,或者完全不同的時候(一般在高速移動滑鼠時可能造成這種情況),DSP無法通過比對上下兩幅圖片在CMOS矩陣里的關係時,那么就無法計算滑鼠的移動數據,也就出現了我們所說的丟幀(游標要么不動,要么亂動),比如在下面這個前後兩幅畫面中(心型的畫面快速向左上方移動),DSP根據比對結果,就很難計算出實際上滑鼠的移動,也就無法向PC反饋正確的數據。

像素處理

首先說最簡單的像素處理能力,像素處理能力就是指DSP在一秒中可以進行比對分析的像素的數量,簡單算來就是用:CMOS矩陣里像素數量*掃描頻率,這個概念實際上是LOGI先推的,號稱每秒470萬像素處理能力的MX引擎,除以CMOS矩陣30*30=900像素,得出每秒的掃描頻率應該是4700000/900=5222次/秒。
同理,IE3如果計算像素處理能力的話,應該是用掃描頻率6000次/秒*CMOS矩陣像素數量(22*22=484)= 290.4萬像素/秒,拋卻MS在DSP軟體和計算方法設計上的功力要比LOGI強的因素,大家可以發現,沒有必要太迷信這個像素處理能力的概念,因為IE3雖然像素處理能力比MX少了一大截,但是定位和移動都是如此出色。那么DPI和這些東西有什麼關係?
眾所周知DPI(dots per inch)指的是滑鼠移動一英寸中,光頭可以採樣多少個點的數據。比如400DPI的IE3,每英寸的滑鼠移動,CMOS矩陣可以採樣到400個點,由於CMOS矩陣判斷移動的最小值是:1個像素,也就是說在矩陣中必須至少移動一個格子,這樣DSP才能將其視作一個像素點的移動。
換句話說,400DPI的滑鼠最小能感應到1/400=0.0025英寸的移動,這也就是接近400DPI的滑鼠的CMOS矩陣里一個格子的長度。而對於小於0.0025英寸的移動,比如像下面這個圖裡面的這種移動,DSP是沒有反應的。
說白了,DPI就是變現CMOS矩陣和DSP配合下,標明其所能識別的最細微移動是多少的一個參數。

透鏡

除了提升CMOS矩陣和DSP之外(這兩個東西的提升比較高級,一般只有晶片廠家才能夠調整,比如安捷倫自己),那么滑鼠生產廠商有沒有別的辦法來提升DPI呢?
答案是有的,中間的機關就在透鏡上。 這個邏輯就是,既然在同一個晶片上,不能把CMOS和DSP所能感應的最小移動幅度降低,那么把透鏡放大倍數加倍,使像變大一倍(如下圖),這時原來的0.00125英寸的移動,在CMOS鏡頭採樣的時候,就變成了類似0.0025英寸的大小,從而可以被400DPI的滑鼠識別了,這時400DPI的滑鼠的CMOS和DSP,變得和800DPI的滑鼠類似了。但這種方法有副作用,就是對透鏡裝配的精確度要求很高,如果精度不合格,那么滑鼠的定位和移動的精度就會很差,同時更容易丟幀。我向來不憚以最壞的惡意來揣測某些國內廠商的做法的,對於某些和別人採用同樣的晶片,但是DPI卻號稱比別人高出幾百的產品,我是一直帶有懷疑的。

提升DPI

那么,如果我們想把DPI提高,就要把CMOS矩陣和DSP進行提升,假如我們能將上圖中的CMOS矩陣的每一個格子的寬度都減小一半,做到下面這種程度,並同時調整DSP的話,那么上圖中的這種移動就可以被識別為(X:-1;Y: 0),也就是類似下面這樣:
這時滑鼠就變成了最小可以採集到0.00125英寸的移動,這時DPI就變成了800。 想獲得越高的DPI, CMOS矩陣和DSP就需要能感應的更小的滑鼠移動。 當然,精度越高的光學引擎,價格自然也越貴。

丟幀因素

關於滑鼠最大移動速度和丟幀的關係,正如我們前文所說,當CMOS矩陣前後兩個採樣的圖片不能夠互相比對的時候,那么DSP就不能判斷滑鼠進行了什麼樣的移動,丟幀也就產生了。
以向左40英寸/秒的移動速度來做個例子,一個每秒2000次採樣,400DPI的滑鼠,上下兩次採樣中滑鼠向左移動了40英寸/2000=0.02英寸,對應由於這個滑鼠的CMOS矩陣每個像素的寬度是0.0025英寸,也就是說,上下兩次採樣中,也就是說CMOS採集到的上一張像中的一個像素點,在下一張像中向左移動了8個像素,這時,以22*22的CMOS矩陣為例,上一張採樣圖片中曾出現的點,只剩下了(22-8)*22=308個 能出現在下一張採樣的圖片上,這時可以用來和上一張圖片進行比對的像素數量只有308/484=64%(實際上,由於DSP在正常的計算中,並不是根據所有22*22個像素點進行比對來判斷運動,而是往往僅根據中間的區域,例如16*16的區域裡像素的變化來判斷,因此這種情況下,可用於比對的點的比例還會更低,丟幀也就容易發生)。
而對於一個6000次/秒採樣的400DPI的滑鼠來說。上下兩次採樣中,滑鼠移動了40英寸/6000=0.0067英寸,也就是說在上下兩次採樣中,也就是說CMOS採集到的上一張像中的一個像素點,在下一張像中向左移動了僅大約3個像素,還是以22*22的CMOS矩陣來說,這時上一張採樣圖片裡曾出現的點,在下一張採樣里還剩下了(22-3)*22=418個,這時可以用於和上一張圖片比對的像素數量占到418/484=86.4%,這樣DSP就越可能作出正確的判斷,丟幀的可能也就越小。

同步處理

通過這個計算也可以看出,當採樣頻率不能提高時並且CMOS矩陣數目一定的情況下,片面增加DPI(降低CMOS矩陣里每一格的寬度),反而可能更導致丟幀。因此,滑鼠DPI的提升,必須與採樣頻率和像素處理能力同步,才能避免丟幀的問題。

內部晶片

構成原理

首先說下光電滑鼠的大概原理和構成:光學感應器、光學透鏡、發光二極體、接口微處理器、輕觸式按鍵、滾輪、連線、PS/2或USB接口、外殼等。
然後我們上圖來解說每個部件。
首先,以今天我們那個哥們的山寨雷射鼠來說事。
先解釋一個問題,由於安捷倫的半導體事業部被安華高收購,所以雖然我們還叫晶片為安捷倫(agilent),但是所有的資料上都標記的是安華高(avago),所以在說晶片的時候我叫它安捷倫,其他時候叫安華高。
圖中最中間那個,帶有安捷倫雪花標誌的,大家都知道是感測晶片,這個是雷射感測的。感測晶片後面那個黑色的小管是發射雷射的,如果是光電滑鼠就是個LED,它都被固定在一個架子上,架子英文叫做CLIP。
上面稍微大點的寫著HOLTEK的那個,是主控晶片;最小的那個晶片是快閃記憶體。一般光學滑鼠是32K的。以及其他小元件若干,電路板上C開頭的電容,R開頭的是電阻。

具體細節

以下說明以光電的為例,方便點,雷射同理。
光電感測晶片:負責接受LED發出的返回光線,並轉變為電信號(可能是電流信號也可能是電壓信號,電壓信號受干擾小,我查閱了安華高的技術文檔,上面並沒有寫明是電流信號還是電壓信號,但根本本人做機電維護的經驗來判斷是電流信號,當然,我僅僅是憑經驗判斷而已,不敢肯定正確)。
主控晶片:負責橋接各個功能單元,並控制I/O。其實就是一個單片機。如果有可程式的滑鼠,那么主控晶片里還有一個8-16k大小的存儲器用來儲存程式。
做主控晶片的廠家很多,賽普拉斯、飛思卡爾這些大牌不用說,其他還有歐美的吉尼西斯、埃派克松,韓國三星,台灣東貝、義隆、普泰、凌陽等。凌陽多說兩句,這個廠以前給日本的遊戲機廠做MCU,後來還曾經和長虹合作開發家用遊戲機,後來不了了之。
感測晶片下面那個白色的東西是光學透鏡組,光學透鏡組件由一個棱光鏡和一個圓形透鏡組成。其中,棱光鏡負責將發光二極體發出的光線傳送至滑鼠的底部,並予以照亮。 這個東西其實就相當於照相機的鏡頭來的,照相機大家都玩過吧?一個道理。
發光元件:LED,就是發個光供晶片處理後來定位的,其他沒了。
其實光感測晶片、光學透鏡組、LED、架子這四樣東西稱作為一個Bundle,就是一包、一組或者一捆的意思。
樓上這套看不到光學鏡頭,如果也是安捷倫的話,那么這套東西屬於安捷倫的ADNB6031或ADNB6032,這兩套Bundle的核心區別在於鏡頭組的形狀,一個是Round lens,一個是Trim lens,就是說鏡頭是條形還是圓形。
這個圖是安華高技術資料里的。對於以上說的問題表達的比較清楚,一個圓形鏡頭,一個條形鏡頭。關於稜鏡我多說兩句,凡是安捷倫做的稜鏡,上面都打有一個小的雪花標,RAZER的全都是這樣,但是羅技滑鼠的稜鏡我見到的全都是打著羅技的標誌,不知道這個稜鏡是不是安捷倫代工的。

引擎區別

從原理上來講是類似的,但是由於雷射是相干光~ 所以具有比LED光源更好的特性~ 雷射引擎可以支持的表面包括:紙,木材,包裝紙,粗斜紋棉布,棉布,榻榻米,地毯,金屬,瓷磚,塑膠,福米卡塑膠,格線。LED引擎可以支持的表面包括:紙,木材,包裝紙,粗斜紋棉布,棉布,純黑表面。

安捷倫

單位注釋

1,IPS: INCH PER SECOND=英寸/秒, 1英寸=2.54厘米
2,CPI: COUNT PER INCH, 類似於DPI, 表示每英寸採集多少個點的數據
3, FPS: FRAME PER SECOND,每秒掃描多少幀圖像
4,G: GRAVITY, 加速度單位, 1G=9.8米/秒
上面的晶片參數來源於AVAGO官網

套用方案

LED光學引擎系列
型號 系列 描述
ADNS-2030 無線系列 低功率光學感測器,為無線套用最佳化
ADNS-2051 有線系列 中頻光學感測器,為有線/無線套用
ADNS-2610 有線(小型封裝) 入門級,小型封裝光學感測器,為普通滑鼠
套用
ADNS-2620 有線(小型封裝) 入門級,小型封裝光學感測器,性能提高
ADNS-3040 無線系列 超低功率光學感測器,為無線套用最佳化
ADNS-3060 有線系列 高性能光學感測器
ADNS-3080 遊戲系列 高解析度光學感測器,為遊戲套用
ADNS-3530 MINI系列 MINI系列低功率,晶片-基板-LED整合設計
光學感測器,為無線套用設計
ADNS-3550 MINI系列 MINI系列低功率,晶片-基板-LED整合設計
光學感測器,為無線套用設計
ADNS-5000 有線系列 基於LED的導航感測器
ADNS-5020-EN 有線(小型封裝) 小型封裝光學感測器,較入門級性能有所提高
ADNS-5030 無線(小型封裝) 低功率,小型封裝光學感測器,為無線套用設計
ADNS-5050 有線系列 性能提升的基於LED的導航感測器
LaserStream 雷射引擎系列
型號 系列 描述
ADNS-6000 有線系列 高性能雷射滑鼠感測器
ADNS-6010 遊戲系列 高解析度雷射滑鼠感測器,為遊戲設計
ADNS-6090 專業遊戲系列 增強型遊戲級雷射感測器
ADNS-6530 MINI系列 MINI系列低功率,晶片-基板-LED一體化設
計雷射感測器,為無線套用設計
ADNS-7010 休閒遊戲系列 休閒型遊戲級雷射感測器
ADNS-7050 無線系列 低功率雷射感測器
ADNS-7530 無線系列 整合型,入門級,小型封裝雷射感測器
ADNS-7550 有線系列 整合型,入門級,小型封裝雷射感測器
以LOGI為主的廠家,包括MS等,以及國產的雙飛燕等,均廣泛使用安捷倫的晶片
總結
作為業界的領袖企業,安捷倫(安華高)的晶片發展,也代表這整個業界的技術發展方向。 而安
捷倫晶片的技術參數,直接決定了滑鼠的性能。對於市場上五花八門的宣傳口號,形形色色
的滑鼠參數,可能很多壇友們有些迷惑。上面的介紹和參數,均來自官方渠道,可以供各位壇友
參考,用做選擇產品時的指南。
可能很多壇友不知道自己的滑鼠的晶片到底是哪一款,其實很多滑鼠可以從參數上來推測出其鼠
標晶片,比如MX518,根據參數就可以推測它採用的應該是ADNS-3080系列,雙飛燕的一些產品也
採用此系列。 G9則是採用的性能最高端的ADNS-6090系列~ 當然,大家百度之也可能得到正確答
案。

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