1

Тема: Оптические мышки. DPl и CPl

http://dofrag.ru/upload/6779

В последнее время стало модным ассоциировать высокое значение DPI оптической мыши с высокой точностью её сенсора. Производители игровых девайсов в рекламных буклетах не стесняются прибавить десяток восклицательных знаков к цифре dpi своей новой «революционной мышки» (3200!!! DPI, 6400 DPI!!!!!, 12000 DPI!!!!!!). Рынок диктует свои правила. Конечно, современный мир крайне технологичен, и у обычного человека просто не хватает времени разобраться во всяких телевизорах, андроидах, автомобилях и прочих модных штуках. Что уже говорить о какой-то мышке. Но мы попробуем разобраться, что же такое на самом деле DPI и зачем оно нужно.

Откуда растут ноги

Для начала разберемся, каким образом у людей высокое значение DPI ассоциируется с высокой точность. Скорее всего, тут работате простая аналогия с фотоаппаратом. Все знают, 0.3 mpx (мегапикселя), как на старых телефонах – это плохо: смазанная картинка, плохо видны детали. А вот 8 mpx как в iPhone – это хорошо, потому что все видно очень четко. «Так, наверное, и в мышках», - думают люди, - «в них же тоже есть пиксели». Ведь DPI формально означает "Dots Per Inch", т.е. буквально «ТОЧЕК НА ДЮЙМ». Т.е. больше точек, - лучше видны детали поверхности, – следовательно, мышка может различать даже самые мелкие свои движения. И это позволяет в играх точнее наводить курсор/прицел. Вот и все объяснение. Правильно? Логично? Логично, но, к сожаленью, В КОРНЕ НЕПРАВИЛЬНО!

Как работает оптическая мышь

Сенсоры оптических мышек действительно работают по принципу фотокамеры – они постоянно фотографируют поверхность, по которой ездит мышь и, сравнивая между собой полученные снимки, определяют куда двигается мышь. А для регистрации снимков используются матрицы, состоящие из светочувствительных элементов, т.е. пикселей. Вот что собой представляют матрицы некоторых игровых сенсоров (также указано максимальное значение dpi):

Microsoft 3.0/1.1, сенсор MLT04 ST, 400 dpi, 22х22 светочувствительных элементов

Logitech MX518, сенсор Avago 3080, 1600 dpi, 30х30 светочувствительных элементов

Logitech G400, сенсор Avago 3095, 3500 dpi, 30x30 светочувствительных элементов

Как видно, размеры самих сенсоров в пикселях крайне невелики! Например для сенсора 30х30 общее число пикселей будет 30x30=900 px , в то время как даже у старого фотоаппарата на 0.3 мегапикселя размер сенсора будет 640х480=307200 px! Откуда тогда берутся числа DPI?

Оптическое разрешение мыши

Дело в том, что в оптических мышках, изображение поверхности, по которой мы водим мышь, попадает на сенсор через увеличивающую линзу (Рисунок 1). Увеличение необходимо, чтобы лучше различать текстуру поверхности. Если посмотреть на обычный черный коврик для мыши, то он вроде бы везде одинаковый. Но взгляните на него под микроскопом – и каждый миллиметр поверхности будет по-своему уникален! Таким образом, на сенсор оптической мышки попадает лишь небольшая часть поверхности в виде квадрата. Обозначим сторону этого квадрата L. Если сенсор имеет NxN светочувствительных элементов, то (следите за руками) значение DPI сенсора будет равно:

http://dofrag.ru/upload/6780
Это так называемое "базовое" или "оптическое" разрешение мыши.

Очевидно, что для увеличения DPI, достаточно просто уменьшить площадь поверхности, которую будет видеть сенсор, т.е. поставить более сильную линзу. Но даже в этом случае сенсор будет работать с изображениями, полученными только своей маленькой матрицей. Поэтому DPI напрямую не имеет никакого отношения к точности мышки. Это просто характеристика, показывающая какую площадь поверхности охватывает сенсор, и зависит от свойств линзы и размера светочувствительной матрицы сенсора.

Тем не менее, на разных расстояниях сенсор может по-разному различать поверхность, лучше либо хуже. И именно это в наибольшей степени определяет точность сенсора!

Сильное увеличение (высокое значение dpi) приводит к тому, что в сенсор попадает слишком мало света и фотографии становятся "шумными" (вспомните цветные пятна на фотографиях, сделанных ночью). А слабое увеличение (низкое значение dpi) не позволяет сенсору "видеть" текстуру поверхности. Кроме того, качество самих светочувствительных элементов тоже играет важную роль. В современных игровых мышках базовое разрешение находится в диапазоне 400-800 dpi.

DPI vs CPI

Полученные матрицей фотографии сенсор сравнивает между собой и по смещению рисунков определяет направление и скорость движения мышки. При этом, минимальное расстояние, пройденное мышью, которое может физически зарегистрировать её сенсор – это расстояние, которое фиксирует по крайней мере ОДИН светочувствительный элемент. Т.е. при перемещении мышки на расстояние L сенсор может считать максимум N движений. Поэтому для мышек более правильным будет использовать аббревиатуру CPI – counts per inch, т.е. количество считываний на дюйм.

  Для тех, у кого по-прежнему возникают трудности с пониманием dpi/cpi, предлагаю внимательно проанализировать следующую картинку (Рисунок 2).

http://dofrag.ru/upload/6781

Рисунок 2. DPI vs CPI

"Цифровое" разрешение мыши

Современные методы сравнивания изображений позволяют определять параметры движения с субпиксельной точностью. Т.е. даже если на матрице изображение сместилось всего на один пиксель, сенсор может определить смешение на 5-10 пикселей! В сенсоре Pixart PMW3366, соотношение "один пиксель - одно считывание" выполняется лишь при 800 dpi. А максимальные для этого сенсора 12000 dpi достигаются его возможностью выдавать 16 считываний на один реальный пиксель.

При таком подходе, требования к качеству исходного изображения становятся еще более жесткими. Любой лишний "шумок" может катастрофически влиять на качество трекинга. Именно поэтому, для большинства сенсоров КАЧЕСТВО ТРЕКИНГА ЛУЧШЕ НА НИЗКИХ DPI.

Зачем нам высокие dpi?

Считывания, выдаваемые сенсором, обрабатываются операционной системой. При стандартных настройках указателя мышки в Windows одно считывание означает перемещение курсора ровно на одну точку на экране. А количество точек на экране зависит от разрешения монитора. Если разрешение экрана установлено 1920*1680, то мышь с 1600 dpi пройдет весь экран слева направо, если её передвинуть на 1920/1600=1.14 дюйма, т.е. всего за три сантиметра, а мышь с 3500 dpi – за 1.5 см! Т.е. ЧЕМ БОЛЬШЕ CPI (DPI) ТЕМ БЫСТРЕЕ МЫШКА БЕГАЕТ ПО ЭКРАНУ! И это, пожалуй, единственное явное преимущество высоких CPI – они позволяют комфортно водить мышкой по экранам с большим разрешением. Правда, для сегодняшних разрешений вполне хватает  и 1000-3000 cpi.

В 3D играх каждое считывания обрабатываются немного по-другому: одно считывание означает поворот на некоторый заданный угол. Как правило, этот угол имеет такую величину, что для комфортной игры будет вполне достаточно и 400 dpi.
Отметим, что в случае с мышкой Logitech MX518, минимальное расстояние, которое различит сенсор мыши при её перемещении будет равно L/N=1/DPI=1/1600 0,000625 дюйма, т.е. примерно 0,015 мм! В случае с Microsoft 3.0/1.1 (400 cpi) это расстояние будет равно 0,0625 мм. Очевидно, что чем больше CPI, ТЕМ СЛОЖНЕЕ навести мышку на конкретный пиксель на экране. Это похоже на прохождение гоночной трассы – вписываться в повороты легче на маленькой скорости (т.е. на малых CPI).

Переключение dpi

Есть один момент. Многие мышки имеют кнопку переключения CPI. Что это значит? Допустим мы переключились с 1600 cpi на 800. В этом случае, сенсор просто будет пропускать каждое второе считывание. А если переключимся на 400 dpi – сенсор будет пропускать 3 считывания из четырех. Именно по этой причине, мы говорим именно о максимальном значении CPI (DPI) сенсора. Выше него, увы, сенсор правильно работать не может. Что будет, если мы захотим наши максимальные значения 1600 cpi превратить в 3200? Мышь просто будет «придумывать» считывания, лежащие между двумя «реальными» считываниями. И такое явление не редкость. Кроме того, изменение CPI также может происходить "программно", например при помощи программного обеспечения мыши. Но это происходит уже вне сенсора, и далеко не всегда благополучно сказывается на точности и скорости отклика сенсора.

Практический урок. SS Kinzu V2 и SS Kana

Как ни странно, обе мышки имеют один и тот же оптический сенсор PixArt PAW3305. Размер матрицы 32х32 элемента. Единственное, чем они отличаются – это линзой. В Кане она увеличивает изображение в два раза слабее. Что в итоге? Поскольку сенсор Каны видит в два раза больше поверхности, это позволило чуть ли не вдвое увеличить максимальную скорость движения, при которой сенсор все еще считывает движения. В случае с Kinzu V2 любое резкое движение просто опрокинет ваш прицел в пол. Но есть и обратная сторона медали. Поскольку сенсор Каны видит в два раза больше поверхности, согласно формуле CPI=N/L, получится, что его реальные CPI уменьшаться в два раза! И если у Кинзу максимальное значение CPI равно 3200, то у Каны оно становится равным 1600. Но производитель SteelSeries заявляет для Каны максимальное CPI такое же как и у Кинзу, т.е. 3200!!! Вот и получается, что сенсору приходится просто вставлять между каждыми своими реальными считываниями одно придуманное, что приводит к ужасной точности Каны на 3200 CPI. Такие вот маркетинговые дела.

пятница, 27 июня 2014 г

Оригинал статьи.

Вопрос ответ

В: Получается точность мыши зависит от размера матрицы, верно?
О: Да, это фундаментальная величина. Большой размер матрицы позволяет работать с изображениями большого размера, это позволяет лучше понять, путем сравнения полученных фотографий, куда движется мышь. Другой вариант повышения точности - увеличиение скорости фотографирования (fps).

В: Правильно ли я понял, что при sens(Counter-Strike) 1.6 + 800 cpi или 3.2 + 400 cpi на одной и той же мышке я не увижу никакой разницы?
O: Это так. Однако это работает, при переключении dpi на одной и той же мышке. При переходе на другую мышь, могут быть отклонения. Это связано с тем, что dpi на мышках указаны примерно, и реальное значение dpi может быть немного другим. Т.е. 800cpi на двух разных мышках (иногда даже одной и той же модели) дают разное количество считываний на дюйм (например 770 и 820).

В: Хорошо, а какой из этого вывод? На какие параметры следует обратить внимание при выборе мыши? Влияет ли на точность мыши изменение чувствительности в игре? Можешь ли ты порекомендовать какие-либо конкретные образцы годных, на твой взгляд, мышей?
O: Я добавил свой рейтинг игровых мышек. Точность зависит от размера матрицы сенсора, оптической системы, скорости фотографирования. Ну и в очень большой степени - от алгоритма обработки данных! Т.е. важно правильно запрограммировать сенсор. Чувствительность в игре на точность мышки не влияет. Она просто увеличивает/уменьшает полученное мышкой количество считываний.

В: Интересует как узнать реальный CPI (т.е. не пропускающий пиксели и не "придумывающий") на любой мышке и конкретно на logitech g100s?
О: Реальные dpi g100s - 1000, 1750, 2500.
Но эту информацию не так просто узнать, т.к. производители обычно это скрывают. Например в Deathadder 2013 6400 dpi реальные, а в Deathadder Chroma тот же сенсор, но максимальные dpi - 10000 (придуманные естественно). Обычно смотрят на технические спецификации сенсора, чтобы определить диапазон реальных dpi мыши. Но я думаю, что наименьший dpi, который можно установить на мышке без использования драйверов в большинстве случаев будет реальным.

В: Автор наверно все правильно рассказал если бы сенсоры действительно определяли смещение по точкам. Но сеноср вернее контролер сенсора определяет сдвиг по изменению яркостей областей.
К примеру у сенсоров Аваго сенсор считывает яркость в интервале 0-64.
более подробно тут - Внешняя ссылка
O: Это правильно. Но алгоритм определения движения по яркости это лишь "упрощенная" и быстрая математическая реализация "сравнения" последовательных изображений для определения параметров движения. Да, внутри мышки используются сложные алгоритмы, но результаты их работы аналогичны тому, как человек определял бы смещение, просто сравнивая "узоры" на фотографиях.
Например, сенсор PWM3366 при 800 dpi выдает ровно одно считывание на ровно одно смещение изображения на матрице сенсора. Внешняя ссылка
И это не смотря на то, что движение определяется по яркости. Естественно, при определении смещения с субпиксельной точностью (высокие значения dpi), человеческий глаз практически бессилен. Но тут важен сам факт того, что целое число субпиксельных смещений все равно складывается в одно "целое" пиксельное смещение! Это раз.
Во вторых, рисунки естественно представлены в упрощенном виде, чтобы было лучше понятно, как вообще работает оптический сенсор, какая связь между разрешением и считываниями и почему увеличение dpi сверх необходимости только ухудшает качество трекинга.

В: Я думаю многим интересен этот вопрос, а можно ли по подробней про то, как узнать реальный CPI мыши. Например на примере Razer Naga. (вопрос был больше про "родные" СPl)
O: Не совсем понятно, чем заключается вопрос. Нужно узнать реальные CPI или "родные" CPI? Реальные CPI измеряются при помощи Enotus Mouse Test или Moustester. Если нужны "родные" cpi, то пример Razer Naga не совсем удачен, т.к. в этой мышке сенсор Philips Twin Eye, который функционирует совсем по другому принципу. В теории, для этого сенсора может быть очень широкий диапазон "родных" cpi, с шагом вплоть до 1 cpi. Но все зависит от конкретной реализации.

В: Замечательный конечно блог у вас, поизучал информацию, и вот еще один вопрос который не могу нагуглить.
Опять же про "родные" разрешения сенсора.
Но ведь сенсор это по сути статическая оптическая система. Светочувствительная матрица не двигается. Линзы не двигаются. Как именно сенсор может иметь несколько "родных" разрешений? Ведь для того чтобы получить другое разрешение (чтоб без интерполяции) нужно поменять линзу.
Можно еще в меньшую сторону, это понятно. Типо 1600 пропускаем пиксель, получается 800, пропускаем 3 получается 1200, четыре - 400. Но неужели есть сенсоры с таким большим родным CPI?
O: просто алгоритмы сенсора высчитывают движение с точностью больше, чем один пиксель на матрице. Попробую расширить этот момент в статье.

_______________________________

Выбор мышки   DPl и CPl

Die Die Die My Darling! :>

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Ты думаешь это кто-то прочитает?

Что стало с твоей мечтой ?

3

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Asking Alexandria пишет:

Ты думаешь это кто-то прочитает?

Я конечно понимаю, что в твоем понимании, что бы я не делал - все бессмысленно, но даже если это прочтет хотя бы один пользователь и извлечет для себя полезную информацию, это будет уже хорошо.

Die Die Die My Darling! :>

4

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Все хорошо, я прочел)

SPOILER Show

http://dofrag.ru/upload/5723

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Я так не говорил!

Что стало с твоей мечтой ?

6

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Слишком жестокий копипаст.

.

7

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Фак. У меня кана и играю на 3200, фаааак)

8

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Спс за инфу, лайк ab

9

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Написал бы свое мнение в конце, мол итоги, много дпи плохо - понты, хватит и 2к дпи. ВСЁ!.
А так прочитал до графиков и сдался, не для моего понимания  ab

Отредактировано HNSBuHT (24-07-2016 13:13)

10

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

Low \m/ пишет:

Слишком жестокий копипаст.

Ну я оригинал статьи предоставил, труды и лавры автора себе не причитаю. Тема исключительно для ознакомления и подтверждает некие мои высказывания, которые я говорил на сервере\видео. Так что копи паст в данном случаи единственное правильное решение, где автор всецело высказал правильное и фактическое мнение, имхо. Поэтому писать отсебятину и прочее не вижу смысла, а тем более уж как это пересказывать своими словами.

Я был удивлен что есть такая грамотная статья, когда её нашел и прочитал, опираясь на известные мышки, которые я лично сам юзаю и хотел поделиться данной статьей для других участником/игроков данного портала.

Если будет смысл, так же ещё оформлю другие темы с того сайта, так как есть очень грамотные тесты и исследование, которым как минимум стоит уделить свое внимание для расширения своего кругозора.

Die Die Die My Darling! :>

11

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

F1rewall пишет:
Low \m/ пишет:

Слишком жестокий копипаст.

Ну я оригинал статьи предоставил, труды и лавры автора себе не причитаю. Тема исключительно для ознакомления и подтверждает некие мои высказывания, которые я говорил на сервере\видео. Так что копи паст в данном случаи единственное правильное решение, где автор всецело высказал правильное и фактическое мнение, имхо. Поэтому писать отсебятину и прочее не вижу смысла, а тем более уж как это пересказывать своими словами.

Я был удивлен что есть такая грамотная статья, когда её нашел и прочитал, опираясь на известные мышки, которые я лично сам юзаю и хотел поделиться данной статьей для других участником/игроков данного портала.

Если будет смысл, так же ещё оформлю другие темы с того сайта, так как есть очень грамотные тесты и исследование, которым как минимум стоит уделить свое внимание для расширения своего кругозора.

Low \m/ прав что сделал тебе замечание, а именно в том что ты не указал источник данной инфы.

Отредактировано HNSBuHT (27-07-2016 21:09)

12

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

FanLilyAllen пишет:
F1rewall пишет:
Low \m/ пишет:

Слишком жестокий копипаст.

Ну я оригинал статьи предоставил, труды и лавры автора себе не причитаю. Тема исключительно для ознакомления и подтверждает некие мои высказывания, которые я говорил на сервере\видео. Так что копи паст в данном случаи единственное правильное решение, где автор всецело высказал правильное и фактическое мнение, имхо. Поэтому писать отсебятину и прочее не вижу смысла, а тем более уж как это пересказывать своими словами.

Я был удивлен что есть такая грамотная статья, когда её нашел и прочитал, опираясь на известные мышки, которые я лично сам юзаю и хотел поделиться данной статьей для других участником/игроков данного портала.

Если будет смысл, так же ещё оформлю другие темы с того сайта, так как есть очень грамотные тесты и исследование, которым как минимум стоит уделить свое внимание для расширения своего кругозора.

Low \m/ прав что сделал тебе замечание, а именно в том что ты не указал источник данной инфы.

если бы ты прочитал текст, ты бы увидел, что источник данной инфы указан, но да ладно тебе просто лень читать - это и так понятно...

Die Die Die My Darling! :>

13

Re: Оптические мышки. DPl и CPl

F1rewall пишет:

если бы ты прочитал текст, ты бы увидел, что источник данной инфы указан

Обычно источник пишут в конце поста  fuuu_cs

F1rewall пишет:

но да ладно тебе просто лень читать - это и так понятно...

И причем тут лень если я уже писал, почему я не прочитал до конца....  fuuu_cd
И даже если допустим была бы другая причина и я бы ее не озвучивал, то с чего ты с такой уверенностью заявляешь что Лень fuuu_cd

Отредактировано HNSBuHT (28-07-2016 21:33)