Какой сенсор мыши лучше? Часть 3-2. Проблемы PMW3310, S3988, PMW3366

Ранее мы говорили о плюсах топовых сенсоров PMW3310, S3988, PMW3366. Теперь поговорим о недостатках. Их немного, но они есть. Вопрос в том, насколько они критичны

Какой сенсор мыши лучше? Часть 3-1. Плюсы PMW3310, S3988, PMW3366

Последняя часть серии статей будет посвящена наиболее совершенным в техническом плане сенсорам Pixart: PMW3310, S3988 и PMW3366. Как обычно, мы кратко рассмотрим технические характеристики и особенности поведения данных устройств.

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 4. DPI, CPI, контрастность.

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 4. DPI, CPI, контрастность.

DPI и CPI

Подробнее про DPI и CPI можно прочитать тут: http://mousingame.blogspot.com/2014/06/dpi-cpi.html

Понять суть DPI достаточно трудно. Если говорить коротко, то dpi (cpi) – это отношение размера матрицы сенсора к поверхности, которая попадает в сенсор через линзу (Рисунок 1).

 Рисунок 1. Понятие dpi и cpi

Если в сенсор размером 32х32 через линзу попадает поверхность в виде квадрата со стороной 0.1 дюйм, то количество считываний (т.е. количество движений), которое может зарегистрировать мышь при прохождении расстояния в 0.1 дюйм очевидно будет равно 32. Соответственно на целый дюйм количество точек будет равно в десять раз больше, т.е. 320 dpi. В случае оптических мышек CPI и DPI– это одно и то же. CPI зависит естественно от физического размера матрицы сенсора, высоты его расположения внутри мышки, а также от характеристик линзы. Производитель сам подбирает эти параметры, чтобы получить нужные CPI. Кроме того, базовое значение DPI сенсора может быть увеличино засчет использования сложных математических алгоритмов.
 
Важно знать две вещи:

- значение DPI/CPI  напрямую НА ТОЧНОСТЬ СЕНСОРА НЕ ВЛИЯЕТ.

- чем больше CPI/DPI, тем быстрее бегает мышь.

Кроме того, значение CPI можно разделить на "родные" и на "неродные". Неродные CPI выставляются и обсчитываются драйвером мыши в операционной системе либо в программном обеспечении для конкретной мышки, что может привести к задержкам движения мыши, т.к. требуются дополнительные ресурсы процессора.

Четкость полученной картинки.

Чтобы мышь лучше распознавала движения, картинка должна быть как можно более контрастной. Поэтому в мышках, как правило, используют именно красный светодиод, т.к. красный свет меньше рассеивается на ковриках. Кроме того более контрастные фотографии получаются при использовании коврика черного цвета, т.к. на цветных коврах рассеивание света больше. Лазерные мышки, как правило, дают более контрастную поверхность из-за особенностей лазерного излучения. Примеры фотографий глянцевой поверхности, сделанные разными сенсороми представлены на Рисунке 1.

Рисунок 1. Контрастность Laser vs Optic.

Видно, что на глянцевой поверхности свет крайне сильно рассеивается. Именно поэтому оптические мыши с LED подсветкой плохо ездят по блестящим поверхностям. У лазера тоже есть свои требования к поверхности, она должна быть твердой и гладкой.

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 3. Refresh rate и Polling rate.

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 3. Refresh rate и Polling rate.

С размером матрицы сенсора тесно связан такой параметр, как скорость фотографирования поверхности, которая измеряется в fps (frames per second/кадров в секунду). Действительно, чтобы указанный на Рисунке 1 паттерн не убежал, достаточно просто чаще фотографировать поверхность. Как правило, fps современных мышей колеблется от 3000 fps (Logitech g100s) и выше. Microsoft 3.0 имела две версии с 6000 fps и 9000 fps соответственно. В лазерных мышках SteelSeries, типа Xai, Sensei скорость фотографирования может достигать 12000 fps.

Рисунок 1. Поиск паттерна

Частота опроса (polling rate).

Несмотря на то, что мышь фотографирует поверхность с огромной частотой (это нужно именно сенсору для правильной работы), передача данных о движении происходит по законам порта USB, к которому подключена мышь. Максимальная скорость данного порта – 1000 опросов в секунду, т.е. Герц (Гц). Стандартные офисные мышки передают данные с частотой 125 Гц. Разберем частоту опроса на примере 125 Гц. 125 Гц – это значит, что мышь будет опрашиваться один раз в 8 мс (миллисекунд) [125 * 8 мс= 1000 мс = 1 с]. Т.е. если вы пальнули во врага, нажав левую кнопку мыши, сам выстрел может задержаться на 8 мс. Много это или мало? Обычный средний пинг игровых серверов – 15 мс. Задержка лучших игровых мониторов – около 5-10 мс. На фоне этого 8 мс, кажется, что-то да значат. Но решать вам, я лично предпочитаю задержки в 1 мс, т.е. использую мыши с частотой опроса 1000 Гц.

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 2. Факторы качества.

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 2. Факторы качества.

Насколько хороша та или иная мышь определяется рядом факторов. Часть из них субъективны, например форма, жесткость/мягкость клавиш, количество кнопок (т.е. кому как удобно), но некоторые параметры можно вполне точно описать цифрами:

- размерность светочувствительной матрицы сенсора в пикселях;

- разрешение (DPI/CPI);

- скорость фотографирования поверхности (фотографий в секунду) и частота опроса (Гц/Hz);

Итак по порядку.

Размер светочувствительной матрицы.

В подавляющем своем большинстве матрицы сенсоров представляют собой маленькую черно-белую камеру, состоящую из светочувствительных элементов и имеющая форму квадрата. Чем больше размер матрицы в пикселях, тем больше скорость движения, при которой мышь остается работоспособной. Важно понимать, почему так происходит. Обратимся к Рисунку 1.

РИСУНОК 1. Влияние размера светочувствительной матрицы сенсора мыши.

Дело в том, что в ходе работы сенсор мыши предполагает, что какая-то часть предыдущей фотографии будет соответствовать другой, и на основании этого он делает вывод о направлении и скорости движения. Но если быстро двигать мышкой, то два последующих снимка могут не иметь между собой ничего общего! Именно поэтому, чем больше размер светочувствительной матрицы сенсора, тем больше предельная скорость работы сенсора. Однако использование более больших матриц налагает определенные требования к производительности процессора мышки, а они не бесконечны. Ведь большие фотографии труднее обрабатывать и они требуют больше памяти. На практике я не встречал сенсоры размером больше чем 32х32 (PixArt 3305, SS Kana, Kinzu, Zowie Mico, A4tech Bloody V).

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 1. Принцип.

Как работает оптическая мышь. ЧАСТЬ 1. Принцип.

Этот материал представляет собой вольный перевод статьи Optical Mouse technology by Owens R.L. За собой оставляю право что-то опускать, что-то дополнять, а что-то комментировать.

Большинство оптических мышей используют маленькую фотокамеру для регистрации движения мыши относительно поверхности.

Т.е. оптический сенсор мыши постоянно фотографирует поверхность, по которой ездит мышь. Сравнивая между собой фотографии мышь делает вывод о направлении и скорости своего движения и передает эти данные на компьютер в виде значений dx и dy.

Расчет движения, как правило, происходит с использованием всяких дифференциальных уравнений и прочего матана, недоступного обычным людям. Но посмотреть можно вот тут:
 

- http:/csail.mit.edu/~bkph/papers/Optical_Flow_OPT.pdf - “Optical Flow” technology;

- http://people.csail mit.edu/bkph/articles/Fixed_Flow.pdf - “FIxed Flow”;

Важно отметить, что лазерные мышки – это тоже оптические мыши. Но если «обычные» оптические мышки используют для подсветки поверхности светодиодный излучатель LED (как правило, красный), то в лазерных мышках для подсветки используется лазерное излучение VCSEL – т.е. излучение с фиксированной длиной волны света. И это придает лазерным мышкам некоторые особенности. Но об этом в другой раз.

Следует упомянуть, что существует еще одна технология, основанная также на лазерном излучении. Это сенсоры серии Phillips Twin Eye (PTE), в которых два источника лазерного излучения одновременно являются и его приемниками, и по разности исходящего и входящего излучений определяют параметры движения мыши. Данные сенсоры широко применяются в продукции фирмы Razer (Imperator, Naga и т.д.). Особенность данной технологии – это т.н. «Z-axys»-баг, когда мышь реагирует на вертикальное движение, т.е. когда вы её поднимаете.

СЛЕДУЮЩАЯ ЧАСТЬ