鼠標(biāo)在移動時發(fā)生了什么？

饒等發(fā)布于2021-11-08 10:17 7 2 標(biāo)簽：鼠標(biāo),新手攻略,案例學(xué)習(xí)

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鼠標(biāo)，電腦的黃金搭檔，使用時，鼠標(biāo)可以將它的運(yùn)動軌跡同步到電腦桌面，從而控制電腦的運(yùn)行。那么，鼠標(biāo)是如何將它的運(yùn)動軌跡同步的呢?或者說，我們在移動鼠標(biāo)時，它內(nèi)部發(fā)生了什么?關(guān)于這個問題的答案，我們直接看下文~

現(xiàn)在的鼠標(biāo)基本都是光電鼠標(biāo)，其底部有圖像采集系統(tǒng)，由紅外LED、一對透鏡和圖像像素陣列(或圖像傳感器)組成，如下圖1-1所示。

圖1-1

正常工作時，LED產(chǎn)生的紅外光穿過透鏡，照亮鼠標(biāo)正下方的表面(一般為鼠標(biāo)墊)，然后紅外光從(鼠標(biāo)墊)表面反射通過第二個透鏡，然后通過一個小孔徑，最后到達(dá)一個相當(dāng)復(fù)雜的圖像像素陣列(或圖像傳感器)，如下圖1-2所示。

圖1-2

圖像像素陣列由1600個像素組成，布局為40×40。一般而言，鼠標(biāo)所接觸的鼠標(biāo)墊或表面會有一些圖案或各種顏色，但鼠標(biāo)不會捕捉這些顏色或圖案。也就是說，即使你的鼠標(biāo)墊表面五顏六色，鼠標(biāo)也無法捕捉以及記錄。那么，它捕捉的是什么呢?

鼠標(biāo)紅外LED發(fā)出的光線以較淺的角度發(fā)射，照亮了(鼠標(biāo)墊)表面的紋理，如圖1-3所示，這些紋理就像地形的山脊和山谷，山的頂部捕捉和反射光線并被照亮，但光線沒有到達(dá)山谷，因此它們?nèi)匀皇呛诎档?。亮暗不同的光照?qiáng)度被圖像傳感器捕捉，形成一張由1600個像素組成、布局為40×40的圖像像素陣列。

圖1-3

由于紅外光的角度較淺且鏡頭聚焦，圖像傳感器能夠捕捉到地形和紋理復(fù)雜的景觀，注意，如果表面非常光滑且沒有瑕疵，鼠標(biāo)將難以在其上工作，這就是為什么某些鼠標(biāo)在玻璃上無法正常工作的原因。

雖然，具有1600像素的圖像傳感器僅聚焦與鼠標(biāo)正下方的一個微小區(qū)域，但圖像傳感器每秒最多可拍攝17000張表面照片!因此，即使你將鼠標(biāo)在鼠標(biāo)墊上移動僅0.1秒，圖像傳感器也會在此期間拍攝大約1700張照片，如下圖1-4所示。

圖1-4

鼠標(biāo)不會保存任何這些圖像，而是每次拍攝照片時，它都會將其與59微秒前拍攝的前一張照片進(jìn)行比較，然后微芯片使用兩個圖像之間的差異來確定X(橫向)的變化和Y(豎向)的變化，或者本質(zhì)上是你在59微秒內(nèi)移動鼠標(biāo)的距離和方向。

如果我們有兩張相隔59微秒的表面地形紋理圖像，那么微芯片究竟如何確定它們之間X和Y的變化?

其實(shí)，為了計(jì)算這個X和Y的變化，兩個間隔59微秒的圖像被發(fā)送到鼠標(biāo)的數(shù)字信號處理器或簡稱DSP的微芯片部分，在那里執(zhí)行一種稱為互相關(guān)的算法。如前所述，每個圖像由40×40像素組成，每個像素生成一個介于0到4095之間的值，該值與撞擊該特定像素的光照強(qiáng)度有關(guān)。

圖1-5

這里我們用每個像素的高度來表示值，如圖1-5所示。DSP獲取第一幅圖像并將第二幅圖像疊加，然后從第一個圖像中減去第二個圖像的單個像素的所有值，并計(jì)算兩個圖像之間的差異，直到找到結(jié)果圖像最小的位置。

達(dá)到最小結(jié)果圖像的位置偏移量準(zhǔn)確地告訴我們，鼠標(biāo)在兩幅相隔0.001秒的連續(xù)圖像之間移動了多遠(yuǎn)，從而產(chǎn)生了X變化和Y變化，如圖1-6所示。

圖1-6

59微秒后，另一幅新的圖像被捕捉，處理器執(zhí)行相同的互相關(guān)算法。由于新圖像四處移動，而前一圖像靜止，從而產(chǎn)生另一組值。處理器繼續(xù)捕捉新圖像并執(zhí)行17次互相關(guān)算法，然后將所有值相加，我們得到鼠標(biāo)在一毫秒內(nèi)移動了多遠(yuǎn)，如下圖1-7所示。