3D動畫揭秘鼠標的工作原理

鼠標的原理看似複雜,其實一點也不簡單。 鼠標裏面最重要的部件就是這個光學旋轉編碼器, 它由三個關鍵部件組成,一個可以發光的紅外LED, 一對可以探測LED光線的光學傳感器, 以及中間的這個編碼盤,編碼盤裏面有48根等間距浮條, 當你旋轉滾輪時,這些浮條就會旋轉,旋轉時, 從LED發出的光會被編碼盤的浮條間隙性阻擋, 其中穿過浮條間隙的LED光,會來到對面的這對光學傳感器, 然後被轉化成脈衝信號,滾輪每旋轉一圈, 傳感器就會產生48個光脈衝,假如我們現在飛速滑動滾輪, 在每1%秒內,傳感器能產生12個光脈衝,處理器通過計算, 就能得出輪子以每秒25轉的速度旋轉, 然後處理器將這些信息發送給計算機, 計算機就能根據鼠標滾動的角距離,計算出滾輪的滾動距離, 然後再根據滾動方向,鼠標就能控制網頁的上下滑動了, 這裏有個問題,滾輪的滾動方向是如何判斷的呢? 其實很簡單,光學傳感器的兩個傳感器是相鄰的, 根據輪子旋轉的方向,一個傳感器比另一個先接收到光, 比如你順時針滾動滾輪,這兩個傳感器的脈衝信號會是這樣的, 但是如果你逆時針滾動滾輪,這兩個傳感器的脈衝信號又會是這樣, 根據這些信息,計算機就很容易判斷出滾輪的滾動方向了, 除了滾動外,鼠標還有一個非常重要的功能就是移動光標, 這又是怎麼做到的呢? 鼠標的底部是一個圖像採集系統, 系統由一個紅外LED燈,一對透鏡, 以及一個圖像傳感器組成,LED產生的紅外光, 穿過下面的透鏡,照射到鼠標正下方的鼠標墊, 鼠標墊被光線照射後,上面的紋理就會顯現出來, 高處的紋理比較明亮,而低處的紋理則比較暗淡, 接着紅外光被鼠標墊表面反射回去, 穿過第二個透鏡,然後通過一個微小的孔徑, 最後到達圖像傳感器,圖像傳感器只有1600像素, 它聚焦在一個只有硬幣1%大小的區域, 傳感器每秒鐘可以拍攝17000張紋理圖片, 也就是你移動鼠標0.1秒, 圖像傳感器就會拍攝1700張圖片, 這項技術牛就牛在,鼠標並不會保存這些圖像, 而是每次拍照時, 都會將剛拍的圖片與59微秒之前的圖片進行比較, 然後微芯片利用兩張圖片之間的差異, 就能確定鼠標移動的距離了, 問題是芯片是如何識別出兩張圖片之間差異的呢? 這有兩張圖片, 它們拍攝間隔爲59微秒, 爲了計算它們的差異, 圖片會被髮送到鼠標內部的數字信號處理器, 處理器會將第一張圖片疊加到第二張圖片上, 接下來數字信號處理器從第一張圖片中, 減去第二張圖片的像素值, 得到一張新的差異圖片, 然後處理器移動第二張圖片, 同時保持第一張圖片靜止, 並不斷計算第二張圖片與差異圖片的差值, 直到兩張照片重合或者差值最小時停止移動, 這兩張圖片在比對的過程中移動的距離, 就是鼠標在X和Y軸所移動的距離, 59微秒後,圖像傳感器捕獲另一張圖片, 同樣的道理, 通過比對算法計算出另外一組圖片的XY值, 圖像傳感器就這樣不斷捕獲不斷比對, 在執行到第17次時, 處理器會將所有的X和Y值進行相加, 從而得到鼠標在一毫秒內移動的距離, 然後計算結果被髮送到鼠標內部的芯片上, 芯片再通過USB收發器或者藍牙, 將結果傳輸到計算機, 計算機通過處理, 就能知道鼠標最終移動的方向和距離了。