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说说鼠标引擎那些事
  • 2014-10-13 14:13:20
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:马渝曦
  • 作者:
【电脑报在线】光学引擎(Optical Engine)是光学鼠标的核心部件,不断地摄取所见到的图像并进行分析。光学引擎由CMOS图像感应器和光学定位DSP(数字信号处理器)所组成,前者负责图像的收集并将其同步为二进制的数字图像矩阵,而DSP则负责相邻图像矩阵的分析比较,并据此计算出鼠标的位置偏移。


光学引擎(Optical Engine)是光学鼠标的核心部件,不断地摄取所见到的图像并进行分析。光学引擎由CMOS图像感应器和光学定位DSP(数字信号处理器)所组成,前者负责图像的收集并将其同步为二进制的数字图像矩阵,而DSP则负责相邻图像矩阵的分析比较,并据此计算出鼠标的位置偏移。

上一期我们知道了决定鼠标点击手感的微动的各种知识,而这一期,我们来解决“鼠标是怎么工作的”这个问题。从光学引擎到成像引擎,从鼠标微动到鼠标造型,看似简单的鼠标,水还是相当深的。

 

光学引擎,光源光路很重要

光电鼠标,无疑是如今鼠标市场的绝对主流,其基本工作原理说起来也不复杂,就是利用光源,照亮鼠标的底部,随后,光线反射,进入鼠标的成像引擎里进行连续成像,同时,成像引擎中的DSP芯片对这些照片进行分析对比,就可以得知鼠标的移动方向和速度了。

虽然工作原理大体相似,但不同的光源和光路的光学引擎,还是令它们在工作原理上有所区别。

   从红光到蓝光,传统光学引擎依旧活跃

传统的光学引擎,依靠的是LED在侧面发光,而这样的光线在通过透镜进行折射和聚焦后,照亮鼠标底部,光学成像引擎(CMOS+DSP)放置在照明区域的正上方,依靠透镜,拍摄下方照亮区域的图像。

这种侧面照明,正面成像的方式,几乎从光电鼠标问世时,就开始使用,要说变化,就是LED光的颜色,由诞生初期普遍使用红光LED到如今蓝光LED大行其道。这固然有蓝光成时尚的因素,但更重要的是,较之红光LED,蓝光LED的发光效率可以提高50%左右,这就意味着使用蓝光LED,除掉信号识别、衰减等因素,可以节省30%左右的电能,这对于鼠标,尤其是无线鼠标来说,可是相当重要。

至于早期的光电鼠标为啥使用红光LED,原因也很简单,红光LED更早成熟,在前些年,其价格比蓝光LED便宜不少,出于成本原因,早期光电鼠标自然是红光当道了。

成本优势让传统光学引擎在办公等用途鼠标中依然大行其道

 

激光鼠标,没那么简单

不少人,甚至不少媒体都认为,激光鼠标就是用激光LED替换原有光电鼠标的LED,以激光极高的光相干性来提升定位能力,这种说法,不能说错,但至少是不全面。

其实,从光路上来说,激光鼠标较之普通光电鼠标至少有两大不同:首先,激光鼠的光学传感器并不像传统光电鼠那样,位于照明区域的正上方,而是在照明区域的侧面,我们知道,在光线尤其是相干光反射时,入射角等于反射角,因此,光线最强的区域在侧面角度与激光发射角度相通的位置上。而激光鼠标正是将光学传感器设置在这一位置,这样,传感器可接受到更明亮的图像,识别判断自然更精确。

其次,激光鼠标使用的是点成像,也就是说,激光在汇聚后,只照明一个极小的区域,而传感器的透镜,也只汇聚识别这个极小区域的图像。这相对于让鼠标用放大镜看桌面,不仅可以极大的提高鼠标的分辨率,定位精度较之面成像的传统光学引擎,也高了不少。

当然,激光LED的高价以及透镜的高要求、DSP和传感器的差异性,让激光鼠标即便在今天,价格依旧“较好”。

 

混合优势,蓝影技术

    由微软提出的蓝影鼠标,可以说是传统光电引擎的LED光源与激光鼠的侧面接受,点成像技术的合体。这也让其分辨率和定位精度较之传统光学引擎有较大的提高。这样,就综合了传统光学鼠标的价格,调试优势兼具激光鼠的定位,分辨率优势,让LED鼠标在性能上有了不小的提高。但由于微软持有蓝影鼠标的专利,这在一定程度上影响了其普及,而不少厂家更是故意混淆蓝光鼠标和蓝影鼠标的概念,这对于蓝影鼠标的普及也是不利的。

蓝影鼠标工作原理和蓝光LED鼠标有很大不同

 

鲜肉小经验:光电、激光、蓝影看清楚

“看不得光线的就是激光鼠”“有蓝色光线的就是蓝影鼠”,以色来区分鼠标类型的传言还真不少,但绝不靠谱。我们已经说过,传统光电鼠已经开始大量使用蓝色LED,不仅如此,还有用红外LED做光源的肉眼看不到光线的无光鼠。

以色辨鼠不靠谱,那我们该如何区分这三种鼠标呢?

首先,从透镜看,普通光学鼠,由于是侧照正成像的方式,其透镜是长型的,且可以看到一个水平的透镜。而激光鼠和蓝影鼠在透镜造型上也略有区别,但区分二者,就不用那么麻烦了啊,直接看光色。

透镜形状是区别鼠标光学引擎类型的直观准确的区分标准

 

知名引擎

    不同的光学引擎,往往要采用不同的成像引擎。这也让鼠标成像引擎的市场有些复杂。

   安华高--鼠标中的“高通”

   代表作:采用安华高A9800成像引擎的罗技G600、雷蛇太攀皇蛇、赛睿Sensei MLG版、镭柏V900

 安华高的前身,就是创造光电鼠奇迹,并几乎垄断当时中高端鼠标市场的安捷伦。正是得益于安捷伦雄厚的技术积淀,安华高在鼠标成像引擎中,依旧是处于绝对的老大地位。

A9800可以说是目前的引擎之王

   作为顶级产品,安华高A9800引擎将激光鼠标的性能推到了新的高度,最高支持8200DPI采样率,并支持200DPI单位进行步进式调节,还可以通过内置DSP处理芯片对X/Y轴输出数据进行分别调节。刷新率为12000FPS,能够承受最大150IPS的移动速度,最大加速度达到30G

   原相,引擎中的MTK

代表作:采用原相PAN3507的近一半的三键鼠标

处理器中有MTK,而鼠标引擎中有原相。

    主攻低端市场,PAN3507USB控制器都集成了,这让方案更加简洁,鼠标上无需太多的外围元件,就可以顺利工作。这也是近半三键低端鼠标都选择这一光学引擎的原因。而它的硬件性能可不差,可以支持1000/1600DPI两档采样率,并可通过调节预设值,达到最高2000DPI采样率输出。能够承受37IPS的最大移动速度和15G的加速度,这样,即便是一些游戏,也可以应付。

飞利浦,高参数争夺“跑分王”

    代表作:采用飞利浦PLN2033的赛钛客R.A.T.9、雷蛇新曼巴蛇、新帝王蟒

    如果要给安华高的顶级激光引擎找个对手的话,那非飞利浦PLN 2033莫属了,6400DPI的采样频率虽然略逊,但236IPS的最大移动速度和50G的加速度,却高于安华高A9800。同时,PLN2033使用两个光头分别探测X/Y轴移动,所以其可以独立对鼠标X/Y轴灵敏度进行分别调节,还提高了定位的精准性,被玩家称之为最准的成像引擎,堪称“引擎跑分王”。但它有Z轴过于敏感的问题,需要厂家通过固件来进行校正,提升了设计难度。

本文出自2014-10-13出版的《电脑报》2014年第40期 E.硬件DIY
(网站编辑:ChengJY)


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