解密双飞燕针光引擎技术
- 来源:微型计算机
- 关键字:引擎技术
- 发布时间:2011-03-17 09:27
从1999年第一款光学引擎问世至今，11年间鼠标行业也仅仅出现过两次较有影响的技术革新。而今，这缓慢的历史车轮或许将因为一个名为“针光引擎”的技术而被向前推进一大步。那么，什么是针光引擎？它和过去的定位技术相比又有着怎样的优势呢？
在任何一个搞技术的研发人员眼中，一个鼠标最关键的东西有且只有三种：除配合硬件的固件和鼠标的驱动软件之外，排名第一的就属以定位引擎为代表的硬件核心。因为鼠标的定位是把鼠标产品本身在平面上的移动转换为鼠标指针在屏幕上的位移，而决定鼠标定位技术的关键就在于鼠标内部采用何种引擎。
鼠标的定位技术
按照定位技术的不同，鼠标的类型可以分为：机械鼠标、光机鼠标、光学鼠标以及激光鼠标(前两者因已被淘汰，因此不在本文讨论之列)。也有人将激光鼠标及此后的多种改良型引擎看作是光学鼠标的一个演进，用时髦的话来讲顶多只能算是“3.5”代定位技术。
光学鼠标的工作原理类似于摄像头或是照相机，通过鼠标内部发光二极管对鼠标底部的小范围照明，然后由感光元件对鼠标应用表面进行不断取样，再由一块专门的图像分析芯片进行不断的对比，找出连续的图片中一些特殊的点的位置变化和变化频率，从而完成鼠标的定位。随着个人计算机在工作生活中的不断渗透，各种不同的使用环境对鼠标的过界能力提出了更为严格的要求，但光学引擎却对此难以应付，比如在镜面透明玻璃、大理石等材质上几乎无法使用。
而激光鼠标则是在光学鼠标的基础上把发光二极管的红色可见光换成了不可见的激光(如650nm或850nm波长)，进一步加强了鼠标的适应能力。激光鼠标或激光引擎的推出，并不仅仅是为了改善鼠标定位的精度，而更多的是为提升鼠标的过界能力。不过激光鼠标在刚刚推出时，还无法达到其理论上所说的适应任何表面。其激光引擎在透明玻璃和纯色的镜面上，依然无法保证百分之百的正常工作。于是，业内技术领先的三家厂商曾先后以各自的方法对其光学引擎的结构进行了再改良。
双飞燕曾以低成本的双焦镜头，来增强图像的拍摄、取样和比对的准确率。这一被称为“赛激光”的技术曾在市场上大受欢迎。不过相比而言，微软的蓝影引擎改变得更为彻底。简而言之，微软蓝影是通过改变发光管和透镜的机构，以及内部的功耗，来让鼠标可以使用在任何材质的表面之上，以增强无线鼠标在移动使用中的兼容性和易用性。此外，雷柏也推出了以MLK蓝光引擎技术为基础的产品。相比微软蓝影技术，雷柏蓝光引擎不仅能保证鼠标对于玻璃、花岗岩等过去不能适应的表面的兼容性，更为难得的是它将鼠标工作电流控制在7.2mA。从这一点上来说，已经非常接近于5.0mA左右的激光引擎工作电流。鼠标难题：过界能力
为什么鼠标很难离开鼠标垫？为什么鼠标无法在透明玻璃上或者是毛毯上使用？这得要从鼠标引擎拍摄取样的原理说起。
传统光学鼠是透过LED光束斜照在桌面上反射或者衍射产生漫反射，经由光学感应器拍摄漫反射阴影，进而计算鼠标移动轨迹。所以，这类鼠标也被称为“反射型”鼠标。然而，这类鼠标要求所接触的物体表面必须有一定程度的粗糙度，如遇光亮表面，就会因镜面反射而不能产生漫反射现象，光学感应器就无法获取到表面微结构影像，如同瞎子一般，鼠标也会因此无法移动。
传统光学鼠另一限制是必须准确控制物距高度，否则会影响成像清晰度及光信号强弱。同时，反射式光学结构受到空间因素限制需要特别大的光孔，容易导致灰尘侵入镜头表面，使鼠标性能下降或无法正常使用，同时也因许多先天设计缺失而降低鼠标的移动流畅度。光学鼠标因光眼技术采用的是漫反射原理，能够被成像镜头捕捉到的光线非常少，即使再改善光电系统以及更新DSP算法，也无法克服镜面或透明玻璃表面。而激光鼠标使用镜面反射原理，足够高的光照强度和反射强度，能够提高鼠标的精度和对工作表面的适应性，遇到非透明的镜面或玻璃表面也能使用，但是遇到粗糙表面就会出现丢帧的现象。
此外，蓝影技术使用了全新开发的蓝色LED光源和镜头加传感器组合，捕捉区域可以达到激光鼠标的4倍，可以在更为复杂的介质表面工作(例如大理石桌面、地毯等)，但是透光玻璃和粗糙表面依然表现不佳。
而且激光技术和蓝影技术皆采用较大入射角镜面反射点成像，遇凹凸表面易生成散射光，导致光标突然不顺、光标飘移跳动现象，而且激光头也容易出现故障。
引擎革命：针光引擎相比传统光学引擎和蓝光、蓝影引擎采取的倾斜式入射角的结构，双飞燕光学引擎却采用了垂直式的直射针光。从理论层面来看，这种垂直式的光路直接照射于应用表明，其反射光线则同样是垂直反射至感光元件，继而避免了过去镜面反射光线无法被感光元件接收，或是过多的漫反射光线导致光学感应器无法读取到表面微结构影像等问题。
由此可以看出，针光技术利用技术提高材质辨识能力，提高了在不完整甚至是粗糙平面上，以及容易反光的材质如花岗岩、大理石等表面扫描的定位精确度，同时降低灰尘或脏点的影响，可随心所欲地在各种材质表面上使用。同时，它还提高了IQ值(影像特征值，像素与像素之间的影像差值的平均值，影像特征值越高，光标移动就灵准)，使LED限流电阻得以提高，进而降低了功耗。此外，强束的针光可深入表面，清晰成像，从而使光标变得极为精准，完全可以让鼠标告别过去的丢帧现象。最后，这种针光引擎从结构上看，明显光路比传统光学引擎更短，且整个结构曝露的孔径更小。过去反射式光学结构受到空间因素限制需要特别大的光孔，容易导致灰尘侵入镜头表面，使鼠标性能下降或无法正常使用，而许多因先天设计缺失而降低的鼠标移动流畅度等问题，也得以从根本上解决。
写在最后从结构分析来看，针光技术的确有极大的优势，如果它能通过实践的检验，对于鼠标引擎的发展而言，绝对可以称得上是一大进步。近期，《微型计算机》将对采用针光引擎的双飞燕系列产品进行深入测试，届时《微型计算机》评测工程师将通过实践去印证针光引擎的表现。敬请关注！
……
在任何一个搞技术的研发人员眼中，一个鼠标最关键的东西有且只有三种：除配合硬件的固件和鼠标的驱动软件之外，排名第一的就属以定位引擎为代表的硬件核心。因为鼠标的定位是把鼠标产品本身在平面上的移动转换为鼠标指针在屏幕上的位移，而决定鼠标定位技术的关键就在于鼠标内部采用何种引擎。
鼠标的定位技术
按照定位技术的不同，鼠标的类型可以分为：机械鼠标、光机鼠标、光学鼠标以及激光鼠标(前两者因已被淘汰，因此不在本文讨论之列)。也有人将激光鼠标及此后的多种改良型引擎看作是光学鼠标的一个演进，用时髦的话来讲顶多只能算是“3.5”代定位技术。
光学鼠标的工作原理类似于摄像头或是照相机，通过鼠标内部发光二极管对鼠标底部的小范围照明，然后由感光元件对鼠标应用表面进行不断取样，再由一块专门的图像分析芯片进行不断的对比，找出连续的图片中一些特殊的点的位置变化和变化频率，从而完成鼠标的定位。随着个人计算机在工作生活中的不断渗透，各种不同的使用环境对鼠标的过界能力提出了更为严格的要求，但光学引擎却对此难以应付，比如在镜面透明玻璃、大理石等材质上几乎无法使用。
而激光鼠标则是在光学鼠标的基础上把发光二极管的红色可见光换成了不可见的激光(如650nm或850nm波长)，进一步加强了鼠标的适应能力。激光鼠标或激光引擎的推出，并不仅仅是为了改善鼠标定位的精度，而更多的是为提升鼠标的过界能力。不过激光鼠标在刚刚推出时，还无法达到其理论上所说的适应任何表面。其激光引擎在透明玻璃和纯色的镜面上，依然无法保证百分之百的正常工作。于是，业内技术领先的三家厂商曾先后以各自的方法对其光学引擎的结构进行了再改良。
双飞燕曾以低成本的双焦镜头，来增强图像的拍摄、取样和比对的准确率。这一被称为“赛激光”的技术曾在市场上大受欢迎。不过相比而言，微软的蓝影引擎改变得更为彻底。简而言之，微软蓝影是通过改变发光管和透镜的机构，以及内部的功耗，来让鼠标可以使用在任何材质的表面之上，以增强无线鼠标在移动使用中的兼容性和易用性。此外，雷柏也推出了以MLK蓝光引擎技术为基础的产品。相比微软蓝影技术，雷柏蓝光引擎不仅能保证鼠标对于玻璃、花岗岩等过去不能适应的表面的兼容性，更为难得的是它将鼠标工作电流控制在7.2mA。从这一点上来说，已经非常接近于5.0mA左右的激光引擎工作电流。鼠标难题：过界能力
为什么鼠标很难离开鼠标垫？为什么鼠标无法在透明玻璃上或者是毛毯上使用？这得要从鼠标引擎拍摄取样的原理说起。
传统光学鼠是透过LED光束斜照在桌面上反射或者衍射产生漫反射，经由光学感应器拍摄漫反射阴影，进而计算鼠标移动轨迹。所以，这类鼠标也被称为“反射型”鼠标。然而，这类鼠标要求所接触的物体表面必须有一定程度的粗糙度，如遇光亮表面，就会因镜面反射而不能产生漫反射现象，光学感应器就无法获取到表面微结构影像，如同瞎子一般，鼠标也会因此无法移动。
传统光学鼠另一限制是必须准确控制物距高度，否则会影响成像清晰度及光信号强弱。同时，反射式光学结构受到空间因素限制需要特别大的光孔，容易导致灰尘侵入镜头表面，使鼠标性能下降或无法正常使用，同时也因许多先天设计缺失而降低鼠标的移动流畅度。光学鼠标因光眼技术采用的是漫反射原理，能够被成像镜头捕捉到的光线非常少，即使再改善光电系统以及更新DSP算法，也无法克服镜面或透明玻璃表面。而激光鼠标使用镜面反射原理，足够高的光照强度和反射强度，能够提高鼠标的精度和对工作表面的适应性，遇到非透明的镜面或玻璃表面也能使用，但是遇到粗糙表面就会出现丢帧的现象。
此外，蓝影技术使用了全新开发的蓝色LED光源和镜头加传感器组合，捕捉区域可以达到激光鼠标的4倍，可以在更为复杂的介质表面工作(例如大理石桌面、地毯等)，但是透光玻璃和粗糙表面依然表现不佳。
而且激光技术和蓝影技术皆采用较大入射角镜面反射点成像，遇凹凸表面易生成散射光，导致光标突然不顺、光标飘移跳动现象，而且激光头也容易出现故障。
引擎革命：针光引擎相比传统光学引擎和蓝光、蓝影引擎采取的倾斜式入射角的结构，双飞燕光学引擎却采用了垂直式的直射针光。从理论层面来看，这种垂直式的光路直接照射于应用表明，其反射光线则同样是垂直反射至感光元件，继而避免了过去镜面反射光线无法被感光元件接收，或是过多的漫反射光线导致光学感应器无法读取到表面微结构影像等问题。
由此可以看出，针光技术利用技术提高材质辨识能力，提高了在不完整甚至是粗糙平面上，以及容易反光的材质如花岗岩、大理石等表面扫描的定位精确度，同时降低灰尘或脏点的影响，可随心所欲地在各种材质表面上使用。同时，它还提高了IQ值(影像特征值，像素与像素之间的影像差值的平均值，影像特征值越高，光标移动就灵准)，使LED限流电阻得以提高，进而降低了功耗。此外，强束的针光可深入表面，清晰成像，从而使光标变得极为精准，完全可以让鼠标告别过去的丢帧现象。最后，这种针光引擎从结构上看，明显光路比传统光学引擎更短，且整个结构曝露的孔径更小。过去反射式光学结构受到空间因素限制需要特别大的光孔，容易导致灰尘侵入镜头表面，使鼠标性能下降或无法正常使用，而许多因先天设计缺失而降低的鼠标移动流畅度等问题，也得以从根本上解决。
写在最后从结构分析来看，针光技术的确有极大的优势，如果它能通过实践的检验，对于鼠标引擎的发展而言，绝对可以称得上是一大进步。近期，《微型计算机》将对采用针光引擎的双飞燕系列产品进行深入测试，届时《微型计算机》评测工程师将通过实践去印证针光引擎的表现。敬请关注！
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