K vyřešení jednoho z problémů jsem potřeboval programově získat a zpracovat obrázky malé oblasti povrchu papíru z velmi blízké vzdálenosti. Při používání nedostává slušnou kvalitu běžné USB fotoaparáty a už v půli cesty do obchodu pro elektronový mikroskop jsem si vzpomněl na jednu z přednášek, na které nám bylo řečeno, jak fungují různá zařízení včetně počítačové myši.

Příprava a trocha teorie

Nebudu zabíhat do podrobností o principu fungování moderní optické myši, o kterém bylo psáno velmi podrobně (doporučuji přečíst pro obecný vývoj).

Po vygooglování informací na toto téma a rozebrání starého PS/2 myš Logitech, viděl jsem obrázek známý z článků na internetu.

Nepříliš složitý design „myši první generace“, optický senzor ve středu a čip rozhraní PS/2 o něco vyšší. Optický senzor, na který jsem narazil, je obdobou „populárních“ modelů ADNS2610/ADNS2620/PAN3101. Myslím, že oni a jejich protějšky byli sériově vyráběni ve stejné čínské továrně s různými štítky na výstupu. Dokumentace k ní byla nalezena velmi snadno, dokonce i s různé příklady kód.

Dokumentace říká, že tento snímač přijímá obraz povrchu o rozměrech 18x18 pixelů (rozlišení 400 cpi) až 1500krát za sekundu, ukládá jej a pomocí algoritmů pro porovnávání obrazu vypočítává posun v souřadnicích X a Y vzhledem k předchozí poloze.

Implementace

Pro „komunikaci se senzorem“ jsem použil oblíbenou výpočetní platformu Arduino a rozhodl jsem se připájet přímo na nohy čipu.

5V a GND připojíme k odpovídajícím výstupům Arduina a nohy senzoru SDIO a SCLK k digitálním pinům 8 a 9.

Chcete-li získat offset podle souřadnic, musíte načíst hodnotu registru čipu na adresách 0x02 (X) a 0x03 (Y) a pro výpis obrázku musíte nejprve zapsat hodnotu 0x2A na adresu 0x08 a poté ji přečíst. odtud 18x18krát. Toto bude poslední „zapamatovaná“ hodnota matice jasu obrazu s optický senzor.

Jak jsem to implementoval na Arduinu, můžete vidět zde: http://pastebin.com/YpRGbzAS (pouze ~100 řádků kódu).

A pro příjem a zobrazení obrazu byl v Processing napsán program.

Výsledek

Po malém „dokončení“ programu pro můj projekt jsem mohl přijímat obraz přímo z optického snímače a provádět na něm všechny potřebné výpočty.

Můžete si všimnout textury povrchu (papíru) a dokonce i jednotlivých písmen na něm. Je třeba poznamenat, že tak jasná kvalita obrazu je získána díky skutečnosti, že vývojáři tohoto modelu myši přidali do designu speciální skleněný stojan s malou čočkou přímo pod snímačem.

Pokud začnete myš zvedat nad povrch byť jen o pár milimetrů, jasnost okamžitě zmizí.

Pokud si to najednou chcete zopakovat doma, najít myš s podobným senzorem, doporučuji hledat stará zařízení s rozhraním PS/2.

Závěr

I když výsledný obrázek není příliš velký, na vyřešení mého problému (čtečka čárových kódů) to docela stačilo. Ukázalo se, že je to velmi ekonomické a rychlé (myš za ~100 rublů + Arduino + pár dní na napsání kódu).

Zanechám odkazy na materiály, které mi byly velmi užitečné pro řešení tohoto problému. Opravdu to nebylo těžké a udělalo se to s velkou radostí. Nyní hledám informace o čipech dražších modelů moderní myši pro získání vysoce kvalitních snímků s vysokým rozlišením. Dokonce bych mohl být schopen postavit něco jako mikroskop (kvalita obrazu z aktuálního snímače na to zjevně není vhodná). Děkuji za pozornost!

Počítačová technologie se rychle rozvíjí. Inovativními procesy neprošly ani mechanické manipulátory, kterým běžně říkáme „myši“. Pryč jsou doby, kdy vrcholem designového myšlení byla přítomnost třetí klávesy na kuličkové myši. Nyní je k dispozici obrovský výběr myší různých velikostí a barev, drátových i bezdrátových, optických i laserových. Výběr myši podle jejího designu samozřejmě nebude činit problémy, ale ne každý uživatel bude schopen vysvětlit rozdíl mezi optickou myší a laserovou. Hlavním rozdílem pro mnoho lidí bude fakt, že laserové myši jsou modernější, a tedy lepší. To je samozřejmě nepopiratelné, ale rozdíly mezi nimi jsou mnohem výraznější.

Optická myš je manipulátor vybavený velmi malou videokamerou. Pořídí přibližně tisíc snímků za sekundu. Tato data přijatá z kamery jsou zpracovávána procesorem a odesílána do počítače. Optická myš je založena na světelné diodě, která vyzařuje světlo ve viditelné oblasti.

Optická myš

Laserová myš je navržena podobně, rozdíl je pouze v použití polovodičového laseru místo diodové kamery. Při práci s laserovou myší není ze snímače vidět žádná záře, která neodvádí pozornost od práce.

Povolení

Rozlišení optické myši nepřesahuje 1200 dpi. Laserové myši mají rozlišení asi 2000 dpi. Ve skutečnosti, aby počítačová myš nezpůsobovalo zpoždění ani potíže s ovládáním stačilo (to byl přesně indikátor pro kuličkové myši). Rozlišení mnoha moderních myší lze změnit v nastavení ovladače pro jejich instalaci.

Rychlost

Rychlost pohybu myši pro běžní uživatelé má sotva zásadní význam, ale pro amatéry počítačové hry nebo umělci a designéři pracující na počítači, je tato hodnota velmi důležitá.

Pro pohyb kurzoru po celé obrazovce je třeba posunout optickou myš o 5 cm, zatímco u laserové stačí 2-3 cm.

Pojezdová plocha

Obrovskou výhodou laserové myši oproti optické je možnost pohybu na jakémkoli povrchu: skle, dřevě, látce atd. Na těchto plochách bude samozřejmě fungovat i optická myš, ale pohyby kurzoru budou nestabilní s charakteristickým „skákáním“.

Cena

Rozhodně, laserová myš stojí o něco více než optické, ale spotřebuje méně elektřiny. Tedy v bezdrátovém laserové myšiŠetří se nabití baterie, což znamená, že je budete muset měnit méně často, což znamená méně odpadu. Proto je ekonomický přínos optické myši kontroverzní otázkou.

Webové stránky se závěry

1. Laserové myši mohou pracovat na jakémkoli povrchu. Optické nefungují na zrcadlových plochách.
2. Laserové myši se liší více vysoké rozlišení snímač a přesnost pohybu.
3. Laserové myši jsou dražší než optické myši. V případě použití bezdrátová myš, laser je úspornější ve spotřebě energie.

Z pohledu optické myši…

V tomto článku se podíváme na principy fungování optických myších senzorů, osvětlíme historii jejich technologického vývoje a také odhalíme některé mýty spojené s optickými „hlodavci“.

Kdo tě vymyslel...

Optické myši, které dnes známe, mají svůj původ v roce 1999, kdy se v masovém prodeji objevily první kopie takových manipulátorů od Microsoftu a po nějaké době i od dalších výrobců. Před objevením těchto myší a ještě dlouhou dobu poté byla většina sériově vyráběných počítačových „hlodavců“ optomechanická (pohyby manipulátoru byly sledovány optickým systémem připojeným k mechanické části - dvěma válečkům zodpovědným za sledování pohyb myši podél os × a Y se naopak otáčejí z koule, když uživatel pohybuje myší). I když existovaly i čistě optické modely myší, které pro svůj provoz vyžadovaly speciální podložku pod myš. S takovými zařízeními se však nesetkali často a samotná myšlenka na vývoj takových manipulátorů se postupně rozplynula.

„Typ“ lidových mas, které známe dnes optické myši, založený na obecných provozních principech, byl „vyvinut“ ve výzkumných laboratořích světoznámé korporace Hewlett-Packard. Přesněji ve své divizi Agilent Technologies, která se teprve relativně nedávno zcela vyčlenila do samostatné společnosti v rámci struktury HP Corporation. Dnes Agilent Technologies, Inc. - monopol na trhu optických senzorů pro myši žádné jiné společnosti nevyvíjejí takové senzory, bez ohledu na to, kdo vám řekne o exkluzivních technologiích IntelliEye nebo MX Optical Engine. Podnikaví Číňané se však již naučili „klonovat“ senzory Agilent Technologies, takže koupí levné optické myši se můžete snadno stát vlastníkem senzoru pro „leváky“.

Odkud pocházejí viditelné rozdíly ve fungování manipulátorů, se dozvíme o něco později, ale nyní se začněme zabývat základními principy fungování optických myší, přesněji řečeno jejich systémů sledování pohybu.

Jak počítačové myši „vidí“

V této části budeme studovat základní principy fungování systémů optického sledování pohybu, které se používají v moderních manipulátorech typu myši.

Takže optická počítačová myš získává „vizi“ následujícím procesem. Pomocí LED a systému čoček, které zaostřují její světlo, je osvětlena oblast povrchu pod myší. Světlo odražené od tohoto povrchu je zase sbíráno jinou čočkou a dopadá na přijímací senzor čipu – obrazový procesor. Tento čip zase pořizuje snímky povrchu pod myší při vysoké frekvenci (kHz). Mikroobvod (říkejme mu optický snímač) navíc nejen pořizuje snímky, ale také je sám zpracovává, protože obsahuje dvě klíčové části: systém získávání obrazu (IAS) a integrovaný procesor pro zpracování obrazu DSP.

Na základě analýzy série po sobě jdoucích snímků (představujících čtvercovou matici pixelů různého jasu) vypočítá integrovaný DSP procesor výsledné indikátory udávající směr pohybu myši podél os × a Y a předá výsledky své práce. externě přes sériový port.

Pokud se podíváme na blokové schéma jednoho z optických senzorů, uvidíme, že čip se skládá z několika bloků, a to:

• hlavním blokem je samozřejmě obrazProcesor— procesor pro zpracování obrazu (DSP) s vestavěným přijímačem světelného signálu (IAS);
• Regulátor napětí a řízení výkonu— jednotka regulace napětí a řízení spotřeby energie (tuto jednotku je napájeno a je k ní připojen přídavný externí napěťový filtr);
• Oscilátor- tento blok čipů je součástí dodávky externí signál z hlavního křemenného oscilátoru je frekvence příchozího signálu asi několik desítek MHz;
• LED ovládání— jedná se o řídící jednotku LED, která osvětluje povrch pod myší;
• Sériový port— blok, který přenáší data o směru pohybu myši mimo čip.

Na některé detaily fungování optického snímacího čipu se podíváme o něco dále, až se dostaneme k tomu nejpokročilejšímu z moderních snímačů, ale prozatím se vrátíme k základním principům fungování optických systémů pro sledování pohybu manipulátorů .

Je třeba upřesnit, že optický senzorový čip nepřenáší informace o pohybu myši přes sériový port přímo do počítače. Data jdou do jiného čipu řadiče nainstalovaného v myši. Tento druhý „hlavní“ čip v zařízení je zodpovědný za reakci na stisknutí tlačítka myši, otáčení kolečka atd. Tento čip mimo jiné přímo přenáší informace o směru pohybu myši do PC a převádí data přicházející z optického senzoru na signály přenášené přes rozhraní PS/2 nebo USB. A počítač pomocí ovladače myši na základě informací přijatých přes tato rozhraní pohybuje ukazatelem po obrazovce monitoru.

Je to právě kvůli přítomnosti tohoto „druhého“ řídicího čipu, nebo spíše díky odlišné typy takové mikroobvody se již první modely optických myší od sebe značně lišily. Nemohu-li příliš mluvit o drahých zařízeních od Microsoftu a Logitechu (ačkoli nebyly vůbec „bezhříšné“), pak se masa levných manipulátorů, která se po nich objevila, nechovala zcela adekvátně. Když se tyto myši pohybovaly na obyčejných podložkách pod myš, kurzory na obrazovce dělaly zvláštní kotrmelce, skákaly téměř na podlahu Plochy a někdy... někdy se dokonce vydaly na samostatnou cestu po obrazovce, když se uživatel nedotkl myš vůbec. Dokonce došlo až k tomu, že myš mohla snadno probudit počítač z pohotovostního režimu a chybně zaregistrovala pohyb, když se polohovacího zařízení ve skutečnosti nikdo nedotýkal.

Mimochodem, pokud se stále potýkáte s podobným problémem, pak jej lze vyřešit jedním tahem takto: vyberte Tento počítač > Vlastnosti > Hardware > Správce zařízení > vyberte nainstalovaná myš> přejděte do jeho „Vlastnosti“ > v okně, které se zobrazí, přejděte na kartu „Správa napájení“ a zrušte zaškrtnutí možnosti „Povolit zařízení probudit počítač z pohotovostního režimu“ (obr. 4). Poté už myš nebude moci pod žádnou záminkou probudit počítač z pohotovostního režimu, ani když do ní kopnete :)

Důvodem tak výrazného rozdílu v chování optických myší tedy vůbec nebyly „špatné“ nebo „dobré“ instalované senzory, jak si mnozí stále myslí. Nevěřte tomu, není to nic jiného než mýtus. Nebo fantazie, chcete-li :) Myši, které se chovaly úplně jinak, měly často osazeny úplně stejné čipy optického snímače (naštěstí nebylo tolik modelů těchto čipů, jak uvidíme později). Díky nedokonalým čipům ovladače instalovaným v optických myších jsme však měli možnost první generace optických hlodavců ostře kritizovat.

Jsme však poněkud odvedeni od tématu. Vraťme se. Obecně platí, že systém optického sledování myši kromě senzorového čipu obsahuje několik dalších základních prvků. Součástí konstrukce je držák (Clip), do kterého se instaluje LED a samotný senzorový čip. Tento systém prvků je připojen k tištěný spoj(PCB), mezi kterou a spodní plochou myši (Base Plate) je upevněn plastový prvek (Lens) obsahující dvě čočky (jejíž účel byl napsán výše).

Po sestavení vypadá optický sledovací prvek jako výše uvedený. Provozní schéma optiky tohoto systému je uvedeno níže.

Optimální vzdálenost od prvku Lens k odrazné ploše pod myší by měla být v rozmezí od 2,3 do 2,5 mm. Toto jsou doporučení výrobce snímače. Zde je první důvod, proč se optické myši necítí dobře, když „lezou“ po plexi na stole, nejrůznějších „průsvitných“ koberečkách apod. A neměli byste optickým myším lepit „tlusté“ nohy, když ty staré spadnout nebo se opotřebovat. V důsledku nadměrného „vyvýšení“ nad povrchem může myš upadnout do stavu strnulosti, kdy „pohyb“ kurzoru poté, co je myš v klidu, je značně problematický. To není teoretická spekulace, to je osobní zkušenost :)

Mimochodem, o problému trvanlivosti optických myší. Pamatuji si, že někteří jejich výrobci tvrdili, že prý „vydrží věčně“. Ano, spolehlivost optického sledovacího systému je vysoká, s optomechanickým se nedá srovnávat. V optických myších je přitom mnoho čistě mechanických prvků, které podléhají opotřebení stejně jako pod nadvládou staré dobré „optomechaniky“. Například mé staré optické myši byly opotřebované a spadlé, rolovací kolečko prasklo (dvakrát, naposledy nenávratně :()), roztřepil se drát v propojovacím kabelu, odloupl se kryt pouzdra z manipulátoru. , ale optický senzor funguje normálně, jako by se nic nedělo, na základě toho můžeme s klidem konstatovat, že zvěsti o údajně působivé odolnosti optických myší se v praxi nepotvrdily. optické myši„žít“ příliš dlouho? Na trhu se totiž neustále objevují nové, pokročilejší modely vytvořené na nové elementové bázi. Jsou samozřejmě pokročilejší a snadněji se používají. Pokrok, víte, je neustálá věc. Pojďme se podívat, jak to bylo v oblasti evoluce optických senzorů, které nás zajímají.

Z historie vidění myší

Vývojoví inženýři ve společnosti Agilent Technologies, Inc. Není divu, že jedí svůj chléb. Za posledních pět let prošly optické senzory této společnosti významným technologickým vylepšením a jejich nejnovější modely mají velmi působivé vlastnosti.

Ale pojďme mluvit o všem popořadě. Mikroobvody se staly prvními sériově vyráběnými optickými senzory HDNS-2000(obr. 8). Tyto senzory měly rozlišení 400 cpi (počet na palec), tedy bodů (pixelů) na palec, a byly navrženy pro maximální rychlost pohybu myši 12 palců/s (asi 30 cm/s) s obrazem optického senzoru. rychlostí 1500 snímků za sekundu. Přijatelné (se zachováním stabilní provoz senzor) zrychlení při „trhavém“ pohybu myši u čipu HDNS-2000 není větší než 0,15 g (přibližně 1,5 m/s 2).

Poté se na trhu objevily optické snímací čipy ADNS-2610 A ADNS-2620. Optický senzor ADNS-2620 již podporoval programovatelnou frekvenci „snímání“ povrchu pod myší s frekvencí 1500 nebo 2300 snímků/s. Každá fotografie byla pořízena v rozlišení 18x18 pixelů. U snímače byla maximální provozní rychlost pohybu stále omezena na 12 palců za sekundu, ale limit povoleného zrychlení se zvýšil na 0,25 g s frekvencí „fotografování“ povrchu 1500 snímků/s. Tento čip (ADNS-2620) měl také pouze 8 nohou, což umožnilo výrazně zmenšit jeho velikost oproti čipu ADNS-2610 (16 pinů), který byl vzhledově podobný HDNS-2000. Ve společnosti Agilent Technologies, Inc. se rozhodli „minimalizovat“ své mikroobvody, chtějí je učinit kompaktnějšími, energeticky účinnějšími, a proto pohodlnějšími pro instalaci do „mobilních“ a bezdrátových manipulátorů.

Čip ADNS-2610, přestože se jednalo o „velký“ analog 2620, byl zbaven podpory „pokročilého“ režimu 2300 snímků/s. Tato možnost navíc vyžadovala napájení 5V, zatímco čip ADNS-2620 pouze 3,3V.

Již brzy čip ADNS-2051 bylo mnohem výkonnější řešení než čipy HDNS-2000 nebo ADNS-2610, i když vzhledově (balení) bylo také podobné. Tento senzor již umožňoval programově řídit „rozlišení“ optického senzoru a měnit jej ze 400 na 800 cpi. Čipová verze také umožňovala úpravu frekvence povrchových snímků a umožňovala její změnu ve velmi širokém rozsahu: 500, 1000, 1500, 2000 nebo 2300 snímků/s. Ale velikost těchto stejných obrázků byla pouze 16x16 pixelů. Při 1500 snímcích/s bylo maximální povolené zrychlení myši při „škubnutí“ stále 0,15 g, maximální možná rychlost pohybu byla 14 palců/s (tj. 35,5 cm/s). Tento čip byl navržen pro napájecí napětí 5V.

Senzor ADNS-2030 vyvinut pro bezdrátových zařízení, a proto měl nízkou spotřebu energie, vyžadoval pouze 3,3 V napájení. Čip také podporoval funkce pro úsporu energie, například funkci snížení spotřeby energie, když je myš v klidu (režim úspory energie v době, kdy se nehýbete), přepnutí do režimu spánku, včetně připojení myši přes rozhraní USB , atd. Myš však nemohla pracovat v režimu úspory energie: hodnota „1“ v bitu spánku jednoho z registrů čipu způsobila, že senzor byl „vždy vzhůru“ a výchozí hodnota „0“ odpovídala provozní režim čipu, kdy se po jedné vteřině, pokud se myš nepohnula (přesněji po obdržení 1500 zcela identických snímků povrchu), přešel snímač společně s myší do úsporného režimu. Pokud jde o další klíčové vlastnosti snímače, nelišily se od vlastností ADNS-2051: stejné 16pinové tělo, rychlost pohybu až 14 palců/s s maximálním zrychlením 0,15 g, programovatelné rozlišení 400 a 800 cpi, respektive, obrazové frekvence by mohly být přesně stejné jako u výše zvažované verze mikroobvodu.

Jednalo se o první optické senzory. Bohužel se vyznačovaly nedostatky. Velký problém, který vyvstal při pohybu optické myši po plochách, zejména těch s opakujícím se malým vzorem, byl v tom, že obrazový procesor někdy zaměňoval oddělené podobné oblasti monochromatického obrazu přijímaného snímačem a nesprávně určoval směr pohybu myši.

V důsledku toho se kurzor na obrazovce nepohyboval podle potřeby. Ukazatel na obrazovce se dokonce stal schopným improvizace :) - nepředvídatelných pohybů v jakémkoli směru. Kromě toho lze snadno odhadnout, že pokud pohybujete myší příliš rychle, může senzor zcela ztratit jakékoli „spojení“ mezi několika následujícími snímky povrchu. Z čehož pramenil další problém: při příliš prudkém pohybu myši se kurzor buď škubal na jednom místě, nebo dokonce docházelo k „nadpřirozeným“ jevům, například při rychlé rotaci okolního světa v hračkách. Bylo naprosto jasné, že pro lidskou ruku omezení 12-14 palců/s na maximální rychlost pohybu myši zjevně nestačí. Nebylo také pochyb o tom, že 0,24 s (téměř čtvrt sekundy) vyhrazených pro zrychlení myši z 0 na 35,5 cm/s (maximální rychlost je 14 palců/s) je pro člověka velmi dlouhá doba schopen pohybovat rukou mnohem rychleji. A proto při náhlých pohybech myši v dynamických herních aplikacích s optickým manipulátorem může být obtížné...

Pochopila to i společnost Agilent Technologies. Vývojáři si uvědomili, že vlastnosti senzorů je třeba radikálně zlepšit. Ve svém výzkumu se drželi jednoduchého, ale správného axiomu: čím více snímků za sekundu snímač pořídí, tím menší je pravděpodobnost, že ztratí „stopu“ pohybu myši, zatímco uživatel počítače provádí náhlé pohyby těla :)

Ačkoli, jak vidíme z výše uvedeného, ​​optické senzory se vyvíjejí, neustále se uvolňují nová řešení, ale vývoj v této oblasti lze bezpečně nazvat „velmi postupný“. Celkově nenastaly žádné zásadní změny ve vlastnostech senzorů. Technologický pokrok v jakémkoli oboru se ale někdy vyznačuje prudkými skoky. Došlo k takovému „průlomu“ v oblasti vytváření optických senzorů pro myši. Nástup optického senzoru ADNS-3060 lze považovat za skutečně revoluční!

Nejlepší z

Optický senzor ADNS-3060, ve srovnání se svými „předky“, má skutečně působivý soubor vlastností. Použití tohoto čipu, zabaleného ve 20pinovém pouzdře, poskytuje optickým myším nebývalé schopnosti. Přijatelný maximální rychlost pohyb manipulátoru vzrostl na 40 palců/s (tedy téměř 3x!), tzn. dosáhlo „podpisové“ rychlosti 1 m/s. To je již velmi dobré - sotva alespoň jeden uživatel pohybuje myší s více než toto omezení rychlost tak často, že neustále cítíte nepohodlí z používání optického manipulátoru, včetně herních aplikací. Povolené zrychlení se zvýšilo děsivě stokrát (!) a dosáhlo hodnoty 15 g (téměř 150 m/s2). Nyní, ke zrychlení myši z 0 na maximum 1 m/s, je uživateli dáno 7 setin sekundy - myslím, že jen velmi málo lidí bude nyní schopno toto omezení překročit, a dokonce i tehdy, pravděpodobně ve svých snech: ) Programovatelná rychlost pořizování snímků povrchu optickým snímačem nového modelu čipu přesahuje 6400 fps, tzn. téměř třikrát „překoná“ předchozí „rekord“. Čip ADNS-3060 navíc dokáže sám upravit frekvenci snímků pro dosažení nejoptimálnějších provozních parametrů v závislosti na povrchu, po kterém se myš pohybuje. „Rozlišení“ optického senzoru může být stále 400 nebo 800 cpi. Použijme čip ADNS-3060 jako příklad, abychom se podívali na obecné principy fungování optických senzorových čipů.

Obecné schéma analýzy pohybů myši se oproti dřívějším modelům nezměnilo - mikrofotografie povrchu pod myší získané blokem senzoru IAS jsou pak zpracovávány DSP (procesorem) integrovaným ve stejném čipu, který určuje směr a vzdálenost pohyb manipulátoru. DSP vypočítává relativní velikosti souřadnic × a Y vzhledem k výchozí poloze myši. Poté externí čip řadiče myši (k čemu je potřeba, jsme si řekli dříve) čte informaci o pohybu manipulátoru ze sériového portu optického snímacího čipu. Poté tento externí ovladač převádí přijatá data o směru a rychlosti pohybu myši na data přenášená přes standardní rozhraní PS/2 nebo USB signály, které jsou z něj již odeslány do počítače.

Ale pojďme se ponořit trochu hlouběji do funkcí snímače. Blokové schéma čipu ADNS-3060 je zobrazeno výše. Jak vidíme, jeho struktura se ve srovnání se svými vzdálenými „předky“ zásadně nezměnila. 3.3 Snímač je napájen přes blok Voltage Regulator And Power Control stejný blok je nabíjen funkcemi filtrace napětí, pro které je použito připojení k externímu kondenzátoru. Přicházející z vnějšku křemenný rezonátor V bloku Oscillator slouží signál (jehož nominální frekvence je 24 MHz; u předchozích modelů mikroobvodů byly použity hlavní oscilátory nižší frekvence) k synchronizaci všech výpočetních procesů probíhajících uvnitř optického snímacího čipu. Například frekvence snímků optického senzoru je vázána na frekvenci tohoto externího generátoru (mimochodem, na ten se nevztahují příliš přísná omezení přípustných odchylek od jmenovité frekvence - až +/- 1 MHz) . V závislosti na hodnotě zadané na konkrétní adrese (registru) paměti čipu jsou možné následující pracovní frekvence pro pořizování snímků se snímačem ADNS-3060.

Hodnota registru, hexadecimální	Desetinná hodnota	Rychlost snímků snímače, snímky/s
OE7E	3710	6469
12C0	4800	5000
1F40	8000	3000
2EE0	12000	2000
3E80	16000	1500
BB80	48000	500

Jak asi tušíte, na základě údajů v tabulce se frekvence snímků snímače určuje pomocí jednoduchého vzorce: Frekvence snímků = (Nastavení frekvence generátoru (24 MHz)/Hodnota registru odpovědného za snímkovou frekvenci).

Povrchové snímky (snímky) pořízené snímačem ADNS-3060 mají rozlišení 30x30 a představují stejnou matici pixelů, z nichž barva každého je kódována 8 bity, tzn. jeden bajt (odpovídá 256 odstínům šedi pro každý pixel). Každý rámec (rámec) přicházející do procesoru DSP je tedy sekvencí 900 bajtů dat. Těchto 900 bajtů rámce ale „mazaný“ procesor nezpracuje hned po příchodu, čeká, až se v odpovídající vyrovnávací paměti (paměti) nashromáždí 1536 bajtů informací o pixelech (tedy informace o dalších 2/3 následného); je přidán rámeček). A teprve poté čip začne analyzovat informace o pohybu manipulátoru, porovnáváním změn v postupných obrazech povrchu.

S rozlišením 400 nebo 800 pixelů na palec je jejich implementace indikována v bitu RES paměťových registrů mikrokontroléru. Nulová hodnota tohoto bitu odpovídá 400 cpi a logická jednička v RES nastaví senzor do režimu 800 cpi.

Poté, co integrovaný DSP procesor zpracuje obrazová data, vypočítá hodnoty relativního posunutí manipulátoru podél os × a Y a zadá o tom konkrétní data do paměti čipu ADNS-3060. Čip externího řadiče (myš) může přes sériový port „čerpat“ tyto informace z paměti optického senzoru přibližně jednou za milisekundu. Všimněte si, že přenos takových dat může iniciovat pouze externí mikrokontrolér; samotný optický senzor takový přenos nikdy nezahájí. Proto otázka efektivity (frekvence) sledování pohybu myši leží z velké části na „ramenech“ čipu externího ovladače. Data z optického senzoru jsou přenášena v 56bitových paketech.

Za ovládání podsvícení diody je zodpovědný blok Led Control, kterým je snímač vybaven - změnou hodnoty bitu 6 (LED_MODE) na adrese 0x0a může mikroprocesor optosensoru přepnout LED do dvou provozních režimů: logická "0" odpovídá stavu „dioda je stále zapnutá“, logická „1“ uvede diodu do režimu „zapnuto pouze v případě potřeby“. To je důležité, řekněme, při provozu bezdrátových myší, protože vám to umožňuje šetřit energii jejich autonomních napájecích zdrojů. Navíc samotná dioda může mít několik režimů jasu.

Toto je ve skutečnosti vše o základních principech fungování optického senzoru. Co ještě přidat? Doporučená provozní teplota čipu ADNS-3060, stejně jako všech ostatních čipů tohoto druhu, je od 0 0C do +40 0C. Přestože Agilent Technologies garantuje zachování provozních vlastností svých čipů v rozsahu teplot od -40 do +85 °C.

Laserová budoucnost?

Internet v poslední době zaplnily pochvalné články o myši Logitech MX1000 Laser Cordless Mouse, která pomocí infračerveného laseru osvětlovala povrch pod myší. Slibována byla téměř revoluce na poli optických myší. Bohužel, když jsem tuto myš osobně používal, byl jsem přesvědčen, že revoluce se nekonala. Ale o tom to není.

nechápal jsem myš Logitech MX1000 (neměl příležitost), ale jsem si jistý, že za „novou revoluční laserovou technologií“ stojí náš starý přítel – senzor ADNS-3060. Protože podle informací, které mám, se vlastnosti senzoru této myši neliší od těch řekněme modelu Logitech MX510. Veškerý „hype“ vznikl kolem tvrzení na webu Logitech, že při použití laserového optického sledovacího systému je detekováno dvacetkrát (!) více detailů než při použití technologie LED. Na tomto základě dokonce některé respektované stránky zveřejnily fotografie určitých povrchů, říkají, jak je vidí běžné LED a laserové myši :)

Tyto fotografie (a za to děkujeme) samozřejmě nebyly těmi pestrobarevnými zářivými květy, kterými se nás web Logitech snažil přesvědčit o nadřazenosti laserového nasvícení optického sledovacího systému. Ne, samozřejmě, optické myši „neviděly“ nic podobného výše uvedeným barevným fotografiím s různou mírou detailů – senzory stále „nefotí“ nic jiného než čtvercovou matici šedých pixelů, které se od sebe liší pouze rozdílným jasem ( zpracování informací o rozšířené barevné paletě pixelů by znamenalo enormní zátěž pro DSP).

Odhadněme, že k získání 20krát detailnějšího obrázku potřebujete, omluvte tautologii, dvacetkrát více detailů, které mohou zprostředkovat pouze další pixely obrázku, a nic jiného. Je známo, že Logitech MX 1000 Laser Cordless Mouse pořizuje snímky 30x30 pixelů a má maximální rozlišení 800 cpi. O nějakém dvacetinásobném zvýšení detailů snímků tedy nemůže být ani řeč. Kam se ten pes hrabal :), a nejsou taková tvrzení obecně nepodložená? Pokusme se zjistit, co způsobilo, že se tento druh informací objevil.

Jak je známo, laser vysílá úzce směrovaný (s malou divergenci) paprsek světla. V důsledku toho je osvětlení povrchu pod myší při použití laseru mnohem lepší než při použití LED. Laser pracující v infračervené oblasti byl zvolen pravděpodobně proto, aby neoslňoval oči možným odrazem světla zpod myši ve viditelném spektru. Skutečnost, že optický senzor funguje normálně v infračerveném rozsahu, by neměla být překvapivá - od červeného rozsahu spektra, ve kterém pracuje většina LED optických myší, až po infračervené - "na dosah ruky", a je nepravděpodobné, že přechod na nový optický rozsah bylo pro snímač obtížné. Například ovladač Logitech MediaPlay využívá LED, ale také poskytuje infračervené osvětlení. Současné senzory fungují bez problémů i s modrým světlem (existují manipulátory s takovým osvětlením), takže spektrum osvětlovací plochy není pro senzory problém. Vzhledem k silnějšímu osvětlení povrchu pod myší tedy máme právo předpokládat, že rozdíl mezi místy, která pohlcují záření (tmavé) a odrážejí paprsky (světlo), bude výraznější než při použití klasické LED - tj. obraz bude kontrastnější.

A skutečně, když se podíváme na skutečné snímky povrchu pořízené konvenčním optickým systémem LED a systémem využívajícím laser, uvidíme, že „laserová“ verze je mnohem kontrastnější – rozdíly mezi tmavými a světlými oblastmi obraz jsou významnější. To samozřejmě může výrazně usnadnit práci optickému senzoru a budoucnost možná leží v myších s laserovým systémem podsvícení. Ale takové „laserové“ snímky lze jen stěží nazvat dvacetkrát podrobnějšími. Takže toto je další „novorozenecký“ mýtus.

Jaké budou optické senzory blízké budoucnosti? Je těžké to říci. Pravděpodobně přejdou na laserové osvětlení a na internetu se již šušká o vyvíjeném senzoru s „rozlišením“ 1600 cpi. Můžeme jen čekat.