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机械到针光 5代鼠标定位原理技术回顾

    [中关村在线键鼠频道原创]从台式PC机进入家庭开始,CPU每隔几年就有一次大的更新换代,尽管每一次换代都会想尽办法榨干用户的钱包,但是带来的性能提升也是显而易见的。当然,陪同CPU一起换代的可不只有主板内存显卡等,作为每天同电脑用户接触最多的鼠标从发明至今也是经历了数次换代才走到今天。那么鼠标从发明至今一共经历了那几代更新!让我们一起回顾。

    由于时间太久,最早的机械式鼠标定位原理已无可考证。所以我们从第二代鼠标技术开始说起。

第二代:光机鼠标技术解析

    “光机鼠标”,也就是大家所熟悉的机械鼠标(鼠标下方有一圆形滚球)。


光机鼠标颠峰之作boomslang 2000

    光机鼠标底部有一个用橡胶包裹铁球制作的滚球,因为铁球份量比较重,再加上外面包裹橡胶,增加了一定的磨擦阻力。移动鼠标滚球即在鼠标内滚动而带动X、Y两根光轴随动,光轴带动轴端的光栅盘进行转动,通过光栅盘上的光栅实现红外发射接收装置上的信号变化来确定鼠标的运动方向。


Boomslang 2000鼠标内部,底部即为光机定位装置

    光机鼠标的技术在当时已极其成熟,具有定位准确,不丢帧,成本相对低廉等优点。不过由于加工难度限制。光机鼠标的采样率较低,通常在200-400CPI之间。像Boomslang 2000这样能达到2000CPI采样率的鼠标仅此一家,别无分号,而Boomslang的价格,也不是每一个电脑用户都能接受的。

二、光电鼠标定位方式解析

第三代、光电鼠标定位方式解析

    光机鼠标容易积聚灰尘等,需定期清理才能保证鼠标定位精确,并且有着采样率难以提高的硬伤。于是厂家又推出了重量轻便,无需清理的光电鼠标。不过由于早期光电鼠标采样率较低,鼠标运动速度较快时很容易发现丢帧现象。直到2001年微软硬件推出刷新率高达6000fps的IE3.0鼠标,才将光电鼠标丢帧导致定位不准的帽子摘下。


一代经典IE3.0鼠标

    光电鼠标定位是依靠鼠标底部的红色LED光源,通过透镜折射聚光,照亮鼠标底部一小块区域。然后在鼠标底部光学引擎上的CMOS感光元件上成像。通过快速多次成像(比如IE3.0可达每秒可成像6000次),然后由主控芯片对比每一帧上的特征来来确定鼠标的移动方向。


光电鼠标成像原理图

    当然,像IE3.0这样能够达到6000fps以上刷新率的游戏鼠标,价格也不是一般电脑用户所能接受的。而普通光电技术鼠标由于刷新率通常在1000~4000帧不等,用户在使用时经常会出现丢帧现象。而且由于刷新率低,对鼠标采样表面的兼容性也比较差,更是加重了鼠标丢帧现象。加上用户对于光电鼠标的审美疲劳。厂商又推出了激光鼠标

三、激光鼠标定位方式解析

第四代、激光鼠标定位方式解析

    2004年,罗技发布了第一款采用激光定位技术的鼠标MX1000。由于用户和厂商均对于新技术过于热衷,次年三大外设巨头微软、罗技、Razer均推出了各自旗下采用激光定位技术制作的顶级游戏鼠标。一时之间激光鼠标俨然成为高端专业级鼠标的代名词。


首款激光鼠标:罗技MX1000

    其实激光鼠标也是采用同光电鼠标同样的成像原理,由CMOS成像元件高速连续拍摄照片,然后再通过主控芯片对比后计算出鼠标的运动方向。由于激光自身相干性好,抗干拢能力较强,理论表面兼容性要比传统的光电鼠标更好。采样率也可以做的更高,比如2005年推出的罗技G5,Razer铜斑蛇等均达到2000CPI的采样率。


激光鼠标成像原理图

    理想特丰满,现实倍骨感。尽管激光定位技术上可以做到更好,但是理论和现实之间的差距却是巨大的。激光鼠标也没能逃脱光电鼠标当年出现的表面兼容性差的问题,Razer甚至出现了自家的鼠标同自家的垫子不相兼容的问题。在三大厂商在激光技术上面相续败北之后,用户同厂商都相对冷静了下来。

四、蓝影鼠标定位方式解析

第四代半:蓝影鼠标定位方式解析

    在推出暴雷鲨6000和HABU两款激光引擎游戏鼠标后,微软硬件对于激光引擎的表现十分失望,绝定放弃激光定位技术,重走当年IE3.0的引擎自主研发之路。经过一番心研究,微软硬件终于在2008年再一次推出了自主研发力作“Blue Track技术(中文译作影)”。


微软硬件首款Blue Track技术鼠标“越野蓝影”

    Blue Track定位技术同样也是采用了与光电、激光鼠标相同的依靠CMOS成像元件高速连续拍照的定位原理。不同的是微软从CMOS成像元件到透镜再到光源,做了一次全面彻底的改进。采用波长极短的蓝色光源进行照明,并对光源入射角度和成像元件透镜角度进行调整,加上新设计的成像芯片,打造出微软硬件的独家密技“Blue Track”。


Blue Track鼠标成像原理图

    Blue Track定位技术终于没有重蹈光电、激光引擎的覆辙,初上时即以出色的表面兼容性被广大玩家接受,无论是大理厂,磁砖,地毯等采用Blue Track定位技术的鼠标一律来者不拒。高超的表面兼容性加上精准的定位性能成为商务移动办公用户的首选。不过唯一遗憾的是Blue Track定位技术依旧无法征服光学成像鼠标无法逾越的大山,透明无尘玻璃。

五、针光鼠标定位方式解析

第五代:针光鼠标定位方式解析

    2011年刚开年,国产外设厂商双飞燕隆重的推出了年度大戏“针光技术”。一举打破了鼠标定位技术由外国公司掌握的局面。三年苦心研发,一朝终成正果。针光技术以其出色的表面兼容性和稳定性在上市之初就吸引了大量用户的关注。


双飞燕N-500F针光截屏鼠标底部光头特写

    针光技术同样也是采用最基本的光学成像原理。不过与传统光电鼠标不同,针光定位技术采用直射方式直接将光源的光线聚集于鼠标CMOS成像元件正下方位置,通过超强光线来提升鼠标成像元件采样能力,由于针光引擎可以将鼠标光头成像孔做到极小,在大幅度提升鼠标的表面兼容性同时还可以在一定程度上避免鼠标光头受到灰尘杂物等干扰而影响鼠标定位。


针光技术鼠标成像原理图

    同其它鼠标定位相比,针光技术有着更为出众的表面兼容性,无论是透明玻璃,还是皮草地毯,采用针光定位技术的鼠标均能在其上保持平滑稳定的运行。不过同激光、Blue Track鼠标定位技术相比,针光反颠覆还有着性价比突出的特点,在做的更好的同时还保证了价格更低。针光技术不再只是少数高端玩家的掌中玩物,它真正的成为了老百姓用得起的好技术。

光学鼠标问题调查
在很多材质上移动不顺
鼠标指针抖动,不精准
鼠标费电
鼠标光头部分容易产生污垢,影响使用和健康
毫无问题
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