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游戏鼠标新革命 HDST双传感器定位技术

2011-08-31Janlen.Chang《微型计算机》2011年8月上

我们总是在抱怨鼠标定位不准,特别是在以《CS 1.6》为代表的高精准需求游戏中,这个问题暴露得尤为突出。光学、激光、蓝影定位看似都很美,但也无法彻底治愈这个顽疾,那就没有更好的方式了?也不是,EgpicGear(艺极科技)新发布的HDST双传感器定位技术,或许就是一剂良方。

游戏鼠标新革命 深入解析HDST双传感器定位技术

鼠标的技术发展就是定位方式的进化

从机械鼠标到光学鼠标,被认为是鼠标技术史上的一次革命。机械鼠标依靠滚轮的滚动判断方位,不仅定位精度差、而且需要频繁清洁、寿命较短,是一种非常原始的鼠标技术。

每次鼠标技术革新,都是定位方式的进化
每次鼠标技术革新,都是定位方式的进化

与机械鼠标并存的是一种称为光电鼠标的产品,它采用光-电反馈来实现定位,但这种鼠标需要一块专用的光电反射板,价格十分昂贵,另外反射板的维护也是大问题。光电鼠标的精度较佳,曾在图像设计行业中得到广泛应用。但由于价格和维护难的双重因素,光电鼠标也未能取代机械鼠标的地位。尽管如此,光电鼠标全数字的工作方式、无机械结构以及高精度的优点给人留下了深刻印象,业界认为这才是鼠标的正确发展道路。微软公司和安捷伦科技后来都在这一领域深入耕耘,双方合作开发了IntelliEye光学引擎。微软在1999年推出采用该引擎的第二代光电鼠标,因其采用较多光学技术,后来也被称为“光学鼠标”。光学鼠标保留了光电鼠标的高精度、无机械结构等优点,同时有较高的可靠性、经久耐用。使用过程中也无需清洁维护,获得用户的广泛欢迎。著名的外设厂商罗技公司也随即在2000年同安捷伦合作、推出自己的光学鼠标产品,微软则走上自行开发光学引擎的道路。

2004年底罗技推出了搭载激光引擎的MX1000鼠标,从此光学鼠标进入到激光时代。激光鼠标采用半导体激光器件来代替之前的LED发光二极管。我们知道,激光是一种相干光,几乎单一的波长,它经过长距离的传播依然能保持强度和波形,因此几乎可以在任何表面上工作。另外,由于激光能对表面的图像产生更大的反差,电路中的“CMOS成像传感器”可以捕获到更清晰的图像,由此也提高了鼠标的定位精准性。在随后的几年,激光鼠标代替了光学鼠标成为游戏标准,今天我们在市场中见到的游戏鼠标产品,大多数便属于此类。

单就寻常用途来说,当前的光学和激光鼠标已经足够令人满意了,厂商无非只能在外形、功能方面下功夫,光学/激光引擎本身已经发展到了极限,更深一步的改进也大多集中在触控等领域,引擎技术不再作为重点。但在游戏领域,对鼠标控制精度的需求可谓苛刻,定位方式的改进仍然在进行,EgpicGear(艺极科技) 的HDST双传感器定位技术便是新的一例。

单一光学/激光传感器定位的主要架构

在介绍HDST技术之前,我们有必要先来详细探讨光学和激光定位方式的内部结构,这两者赖以工作的核心都是发光器件与光学引擎,还有起到辅助功能的透镜系统,它们直接决定了光学/激光鼠标的定位能力。

发光器件

光学/激光鼠标都是通过微型摄像头来摄取不同的图像,而要在黑暗的鼠标底部拍摄到画面,就必须借助光源进行照明。传统的光学鼠标采用LED发光二极管作为光源,其中尤以红光型LED器件为多见,原因是红光型二极管早诞生、技术成熟,价格也为低廉。激光鼠标则采用半导体激光器作为光源,发出的是相干光。不过具体在原理上,二者还是有区别的:光学鼠标是根据照射粗糙的表面所产生的阴影来获得运动判断的依据,而激光鼠标则是根据激光照射所产生的干涉光斑点、再反射回传感器上获得运动判断依据。

光学鼠标的内部都拥有发光二极管
光学鼠标的内部都拥有发光二极管

光学引擎

光学引擎(Optical Engine)是光学鼠标的核心,它的作用就好比是人的眼睛,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(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X-Y坐标位置—光学/激光鼠标主要有分辨率和刷新频率两项指标,二者均是由CMOS感应器所决定。鼠标的分辨率、采样频率越高,所生成的数字矩阵信息量会以几何级数增加,对应的DSP运算性能必须能够与之匹配。而在HDST技术中,为了应对庞大的运算量,甚至动用了ARM架构的嵌入式处理器。

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