游戏鼠标新革命 HDST双传感器定位技术

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。

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

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。

解析HDST定位技术

在电子竞技领域，操控的精确性和反应速度都会成为影响胜负的关键，正因为如此，游戏玩家在鼠标上面通常愿意花费高额的投资，但即便是目前市场上昂贵的激光鼠标，也都无法让玩家们感到百分百的满意。如果鼠标采用的是光学引擎，那么会存在精度较低、移动感应速度和加速度都不够快、对鼠标垫要求较高的不足；而采用激光引擎的鼠标，虽然拥有足够敏锐的响应速度和较高的精度，但经常会存在抖动问题，给玩家带来不良影响。

EpicGear（艺极科技）终决定向这个问题发起挑战。这家公司过去在业界名不经传，但它的创始者是一群拥有不同背景的游戏玩家，该公司的业务范围很窄，只为游戏提供理想的操控设备。针对传统光学/激光的缺憾，它祭出的方案是HDST(Hybrid Dual Sensor Technology)技术。

首款基于HDST技术开发的“魔妒刹 (MeduZa)”游戏鼠标

HDST技术的原理其实很简单，它在一个鼠标中，同时集成了光学引擎和激光引擎，让两者协同工作，以克服单一引擎存在的种种问题。双传感器设计可以拥有出色的反应速度、一流的分辨率与高稳定性，同时对鼠标垫的要求也很低，堪称是游戏玩家的理想设备。基于这项技术，艺极科技推出一款名为“魔妒刹(MeduZa)”的游戏鼠标，它具有高达6030dpi的分辨率和1000Hz的响应速度，性能优良。那么，HDST技术又是如何实现的呢?

单一传感器

双头结构与单引擎不同的运作模式

对于单引擎的鼠标，不管是光学引擎还是激光引擎，它们的工作模式都是比较单一的：当手移动鼠标时，传感器会在极短(微秒)的时间内读取到鼠标的移动变化，并将其解析为对应的惯性运动讯息。但如果读回的是不合理的信息，传感器也照样解读，直接将不正确的成果反馈到屏幕上，从而造成光标较易发生抖动、漂移等问题。而采用双传感器结构的鼠标，工作模式就要复杂一些：光学信号为传感器捕捉之后，HDST算法系统会进行运算并判断这个信息的有效性—如果是合理的惯性信息，那么直接将其反馈到屏幕的光标中；如果结果不合理，便将其丢弃，以保持光标的稳定性。

HDST双头为何采用混合结构

实现双传感器，可以有光学+光学、光学+激光、激光+激光三种不同的结合方案，而设计者所要达到的是：1.又快又稳；2.取长补短的特性；3.能判断出异常讯号。也就是能够起到互补的作用。光学+光学、激光+激光的方案显然无法满足这一要求，因为感应移动图像的原理一致，性能、特性、缺点也一样，无法达到取长补短的效果，这样的双传感器没有太大的意义。显然，光学+激光的混合方案才是双传感器的佳选择，因为它可以兼顾稳定性、反应速度以及较高的精度。

HDST的工作原理

要让两个不同的引擎协同工作，HDST算法就起到关键作用。和单引擎鼠标相比，这套混合光学引擎的产品还额外多了一颗“大脑”，就是一枚72MHz的ARM芯片。这枚芯片负责HDST系统的运作，即判断鼠标移动所产生的图像反馈究竟是由光学引擎负责还是激光引擎负责——这两个引擎同时工作，分别生成自身的鼠标移动方案。HDST算法将这两套方案进行对比，再从其中选取出自己认为理想的方案。由于这样的计算任务并不算小，常规的DSP芯片很难满足要求，HDST技术干脆就动用了ARM CPU，让它来执行关键性的判断任务。

单传感器与双传感器的运作模式差异

混合式结构，可以同时兼顾鼠标的性能与稳定性。

HDST系统的逻辑图，ARM处理器相当于这个系统的大脑。

总结

由于结构复杂，需要动用更多器件，HDST技术的成本也远高于常规的单引擎鼠标。但所有这些付出都是值得的，现在，游戏玩家拥有更趁手的设备，而HDST技术也有望成为这个行业的新标杆。我们相信，随着时间的推移，会有更多的外设厂商发展相类似的技术(如Rvazer的4G双引擎技术)，玩家们将拥有更多的选择空间。HDST技术的出现，也意味着传统鼠标市场依然有潜力可挖。事实上，这项技术也完全可以为商业应用借鉴——譬如Thinkpad笔记本电脑引以为豪的小红点，就经常会遭遇光标漂移、抖动的问题，或许开发者可以从HDST技术中获得一些启发 。

游戏鼠标新革命 深入解析HDST双传感器定位技术

本文刊登于《微型计算机》2011年8月上