「科普」大部分性能由它决定，你了解鼠标的光学传感器吗？

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黑五海淘如火如荼，双十二又要来了，所以近期后台留言给小狮子要求推荐游戏鼠标的朋友不少。不过老实说，鼠标这东西牵扯到了“手感”这个非常玄学的方面，根据每个人的手型大小、左右手操作习惯、主玩游戏类型等等……会出现众口难调的问题，小狮子的推荐也是很谨慎。但是在鼠标的性能决定点中，大部分参数可以说都是由鼠标的光学传感器决定的。今天小狮子就和大家简单聊聊。

鼠标光学传感器怎么起的作用？





小狮子简单一句话概括：光学传感器，就是将光线转换为鼠标核心芯片可以测量的电子信号的元件。

光学传感器会以一定的众多性能参数（后面会提到），在你移动鼠标时不间断的工作，采集生成不同的可以量化的图像数据，作为芯片处理的图像依据，最终传递到电脑转化为屏幕上的显示信号。而长期以来，鼠标传感器，还是以CMOS为主。所以，鼠标核心是一种“相机”设备，并无不妥。




至于整个工作流程，大致是这样的：鼠标处理芯片（DSP电路、专用芯片、驱动芯片等），在单位时间内，收到传感器发来的图像信息，会将图像相互比较，以查看是否存在位移、位移了多少：这时处理芯片会使用控制方案的内部网格，将图像的所有像素都对齐并给出标识，当下一幅传感器发来的图像经过对比确认发生位移时，像素的位置在网格中就会变化，从而形成精确的位置信息变动。




传感器和控制芯片知道两点之间的位移、所花时间，就可以知道鼠标移动速度以及加速度，控制芯片进行运算后，叠加其他操作（按键）数据，再向电脑传送，转化为操作显示效果。一切都非常快完成。

传感器采集的同样像素的位置变动形成了鼠标的移动信息

早期的微软IntelliMouse Explorer鼠标光学传感器芯片，已经相当复杂




当然，原理说起来简单，最终形成的传感器参数和性能却差异很大：比如，不同光源在不同平面上反射率不同，如何处理数据？纯色平面和杂色平面形成的像素差异如何做模糊处理又不失精准？




所以，传感器不仅要求精度，也要求构成传感器方案的驱动和控制芯片足够先进强大，这才是各家鼠标厂商形成不同性能风格的根本原因：传感器芯片方案的不同。




怎么看鼠标传感器的核心性能？





相信大家肯定见多了CPI、DPI、Hz之类鼠标性能指标。其中大部分都是由传感器方案所决定的，或者说，鼠标的定位精确性、灵敏度，基本由传感器方案决定，并决定相当部分的手感（移动、定位手感）。而剩下的操作手感则由外观和人体工学设计、按键材质和设计、微动开关方案决定。




但鼠标传感器方案的核心性能，绝不仅仅是CPI\DPI\Hz几个参数决定的，实际上可以考虑的点很多：

抖动

鼠标抖动发生在传感器看到一个嘈杂的信号时，可以是不平的表面、杂色的表面图案等等。这导致屏幕上的光标跳动。激光传感器方案特别容易出现这种情况，因为激光传感器成像更清晰，它能检测到鼠标垫材料的差异，并将其反映在屏幕上，导致光标比光学传感器更跳跃。

几种常见游戏鼠标在织物类表面上的抖动轨迹，可见传感器性能较好的产品还是能大幅度纠正抖动

平滑插值

实际上鼠标传感器捕获的图像比它报告给计算机的要多。例如，传感器每秒可以采集生成2000个图像，而它只每秒1000次（1000Hz）报告给控制芯片和电脑（回报率）。

当鼠标传感器和控制芯片为了节省算力，将两个捕捉的图像位置平均化（类似插值运算），而不是共享最新的实际位置时，就会发生平滑现象，从而导致屏幕上对手部运动的反应更加迟缓。

左侧是未经插值预测平滑的鼠标轨迹，右边是经过插值预测平滑处理的鼠标轨迹。对游戏玩家来说，左边的轨迹尽管歪歪扭扭但更加精准

光标加速

大多数用户喜欢手到光标运动的1:1反馈，这需要光标移动的速度等于你的手移动的速度。但实际上很多传感器方案进行光标加速，以便显得更加“灵敏”。加速的最初目的是为了防止鼠标光标从屏幕的一侧移动到另一侧时人产生疲劳，对生产力场景来说可能很方便，但对游戏来说意味着定位不准。很多鼠标传感器方案将加速功能内建，玩家需要仔细考虑是否需要这种芯片级的原生加速。

上方为无光标加速情况下，鼠标移动3厘米，电脑上光标仅移动300像素；而下方是有光标加速情况下，鼠标同样移动3厘米，电脑上光标移动了800像素

预测运算

有些传感器方案具有预测功能。如果传感器芯片认为你正试图在一条直线上移动，它就会善意地告诉电脑你在一条直线上移动。预测有助于帮助几乎垂直或水平的运动在屏幕上呈现出完美的直线，画图人可能很喜欢。但在游戏中，手的运动与屏幕上的运动相匹配是精确游戏的必要条件。这也是很多设计鼠标到了游戏应用环境中表现一塌糊涂的原因之一。

上为带有预测预算的办公鼠标做随机纵横划线轨迹，下为无预算运算的游戏鼠标的随机纵横划线，可见办公鼠标出现了一些明显平直的线段

轴不对称性

一个好的传感器应该对X轴（左/右）或Y轴（上/下）的运动作出相同的反应。但有些传感器有缺陷，使X轴运动比Y轴运动略微敏感。

分辨率

分辨率是指鼠标传感器对物理运动的敏感程度，它以每英寸计数（CPI）或每英寸点数（DPI）表示。正确的术语是每英寸计数（CPI），传感器对每英寸的物理运动报告多少，但通常被大家称为每英寸点数（DPI）。这一点，玩家有自己的偏好，没有一个最佳的CPI设置。

严格来说DPI的说法是不够严谨的，尽管很多商家还在使用

回报率/刷新率/轮询率

鼠标回报率，又称刷新率或轮询率，是指鼠标更新计算机新信息的速度，不能与鼠标传感器的捕获帧率相混淆。它的单位是Hz，1000Hz意味着鼠标每秒向电脑报告1000次。

对于游戏玩家来说，较高的回报率总是比较好的，让电脑尽可能获得最新的鼠标定位数据。但对无线鼠标来说，较高的回报率会消耗更多的电力。

大多数游戏鼠标传感器能够达到1000Hz的轮询率，这对游戏来说是绰绰有余的，一些有竞争力的电竞选手仍然使用500赫兹的鼠标。有一些游戏鼠标具有更高的轮询率，最明显的是Razer Viper 8K，轮询率在超过1000赫兹时有明显的收益递减。

帧率/FPS

鼠标传感器的每秒帧数或帧率是指传感器摄像头在一秒钟内捕捉到的帧数，即图片。与回报率类似，越高越好，但传感器的FPS通常比回报率高几倍，所以它并不是衡量鼠标传感器性能的一个主要指标。

每秒英寸数（跟踪速度）

每秒英寸数（Inches Per Second，IPS）是对鼠标跟踪速度的衡量标准，即鼠标传感器能够处理多少运动。

如果你在1秒钟内将你的鼠标从移动10英寸（25.4cm），那么IPS就是10。目前大多数鼠标传感器的IPS额定值都远远超过150IPS。

最大加速度

不要与传感器的加速度相混淆，最大加速度是衡量鼠标传感器能够处理多少加速度，这是以g为单位的。

鼠标必须能够处理方向的变化和从静止状态下突然的快速移动，并能正确跟踪。如今鼠标传感器的能力已经远远超出了现在的人手物理移动能力，但选购游戏鼠标的时候，还是要找至少有20G加速度处理能力的传感器。

抬起距离(LOD)

LOD是传感器与平面的工作距离的量度，单位是毫米。

抬起距离的偏好很主观，因为有些游戏操作很依赖这个参数，比如低鼠标灵敏度设定下，玩家大幅度移动鼠标操作后的归位动作（一些职业CS选手喜欢的操作方式）。

而很多游戏鼠标传感器有可定制的抬起距离，通过在驱动配置程序里来实现不同的数值。


如何查传感器的核心指标？





就目前来说，大部分的鼠标传感器，大家能从商品介绍页面中查到的核心指标，基本只有分辨率和回报率，少数游戏鼠标会有帧率和每秒英寸数。而从供应链文书方面，还能查到的有最大加速度等数据。简单来说，要了解全面的鼠标核心指标，建议首先找客服询问鼠标的传感器型号，然后可以到具体的厂商官网，查到该型号的PDF性能书，上面的性能就非常详尽了。

例如，雷蛇的巴赛利斯蛇鼠标，其传感器是PWM3390，而这是雷蛇为激光光源定制PWM3389传感器改进型，那么可以查到其实际CPI为16000，IPS450，最大加速度50g，fps12000，抬起距离<2mm。

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