Перші мишки реєстрували переміщення курсору за допомогою використання у конструкції спеціальної кульки, яка торкалася двох валиків з дисками. Їхній основний недолік — на кульку постійно налипав пил і її потрібно було регулярно чистити від забруднень. Наприкінці ХХ століття на зміну кульковим мишкам прийшли оптичні моделі.

Простими словами принцип роботи оптичних мишок полягає у «фотографуванні» ділянки поверхні за допомогою сенсора. Процесор зчитує дані з цього сенсора, аналізує зміни та управляє зміщенням курсору. Щоб фотографії виходили контрастними, площадка під ними підсвічується світлодіодом або лазером. І так, оптичні маніпулятори та лазерні влаштовані за подібним принципом, а відрізняються вони лише джерелом підсвічування робочої поверхні під мишкою.

Будова оптичної мишки

В основі конструкції оптичного датчика лежить джерело світла. У класичних оптичних мишках – це світлодіод. Він поширює промені, що відбиваються від робочої поверхні та вловлюються сенсором. Для фокусування світлового потоку до схеми додатково вводиться призматична лінза. Сфокусований нею пучок світла висвітлює робочу поверхню під досить гострим кутом приблизно 25 – 30°. Це зроблено для того, щоб отримувати чіткий світлотіньовий малюнок навіть на поверхнях із незначним мікрорельєфом.

Ще одна лінза в конструкції оптичної мишки посилює відбиті світлові промені і спрямовує їх на сенсор, оптична вісь якого перпендикулярна робочій поверхні. Як сенсор зазвичай застосовується монохромна CMOS-камера, здатна робити понад 1000 знімків на секунду. Відзняті нею кадри розбиваються на мініатюрні квадрати, кожному з яких надається усереднене значення яскравості. Загальна мозаїка з квадратиків формує координатну сітку, а зміна їхньої покадрової яскравості служить для процесора обробки своєрідним тригером, що запускає переміщення курсору вздовж осей Х і Y.

Наочна будова оптичних мишок зі світлодіодним та лазерним джерелом світла.

Зазначимо, що дані із сенсора оптичної мишки передаються на комп'ютер не напряму, а через спеціальну мікросхему, яка також обробляє клацання кнопок та прокручування колеса. Драйвер мишки приймає дані з мікросхеми, обробляє інформацію, що надходить, і відправляє команди на комп'ютер щодо переміщення курсору та інших дій мишкою.

Такий принцип дії мають і лазерні мишки. Замість LED-джерела світла у них встановлений інфрачервоний лазерний діод. Через свої фізичні властивості він фокусується точніше: йому не потрібно чітко бачити нерівності, які відкидають тіні. Коректна робота лазерних мишок можлива навіть на дзеркальних і скляних поверхнях — саме вони часто «не по зубах» традиційними оптичними «гризунами». Найчастіше лазерні сенсори використовують у високоточних професійних мишках а-ля Apple Magic Mouse, або Lenovo Professional. Ще одним плюсом лазерних мишок є низьке енергоспоживання, порівняно зі світлодіодними, що дає змогу довше зберігати автономність бездротовим моделям.

Цікавий факт. Донедавна відрізнити оптичну світлодіодну мишку від лазерної можна було за характерним червоним світінням. Справа в тому, що червоні світлодіоди обходяться дуже дешево у виробництві. Однак у сучасних оптичних мишках іноді використовують світлодіоди інших кольорів або взагаді безбарвні джерела світла, завдяки чому вони зовні не відрізняються від лазерних маніпуляторів.
Популярні оптичні мишки

Технічні параметри оптичного сенсора

Роздільна здатність сенсора (DPI та CPI)

Роздільна здатність або чутливість сенсора вимірюється в DPI (Dots Per Inch) – кількості окремих точок, які припадають по вертикалі або горизонталі на 1 дюйм «видимої» мишкою поверхні. Говорячи простіше, це кількість пікселів, на яку зсунеться курсор, якщо мишка фізично пересунеться на один дюйм. Чим вище показник DPI, тим меншу відстань знадобиться подолати мишці, щоб курсор пройшов більший шлях на екрані. Це може бути дуже важливо при позиціонуванні прицілу у динамічних комп'ютерних шутерах.

У рядових мишках показник чутливості зазвичай знаходиться в межах від 800 до 1400 DPI, у високоточних ігрових і дизайнерських моделях роздільна здатність сенсора має бути набагато вищою – з можливістю регулювання, яка нерідко досягає від 200 до 16 000 DPI (проте часто діапазон налаштування DPI все ж більше вузький). Також зустрічаються прогресивні геймерські мишки, що працюють у діапазоні від 100 до 25 600 DPI. За перемикання чутливості зазвичай відповідає кнопка зміни DPI.

Можливість перемикання DPI буде доречною, якщо доводиться мати справу з різнотипними задачами, що потребують різної чутливості мишки.

Для оптичних мишок технічно коректнішим є показник CPI (Counts Per Inch). Власне, він цілком тотожний DPI. Різниця полягає лише в тому, що DPI означає кількість точок на кожен пройдений мишкою дюйм, а CPI визначає кількість зчитувань, які виконує сенсор при переміщенні на ту ж відстань. На практиці цим параметром оперують нечасто, а використовують позначення чутливості мишок у DPI.

Час відгуку та частота опитування сенсора

Час відгуку мишки та частота опитування сенсора напряму пов'язані між собою. Перший параметр означає часовий відрізок, за який сигнал про рух мишки дійде до відображення переміщення курсору на екрані. Вимірюється час відгуку у мілісекундах (мс).

Частота опитування показує, як часто сенсор «фотографує» робочу поверхню. Тим самим оцінюється інформація про поточне розташування курсору. Чим більше кадрів на секунду реєструє сенсор, тим плавніше рухається курсор і тим менший час відгуку буде у мишки. Цей показник виражається у Герцах і зазвичай перебуває у районі 1 000 Гц. У топових ігрових мишок частота опитування сенсора може сягати 15 000 Гц і вище, але такі значення зустрічаються вкрай рідко.

Оптичні ігрові мишки

Швидкість (IPS)

Параметр IPS (Inches Per Second) – це лінійна швидкість руху мишки, при якій сенсор здатний зчитувати поверхню. Виражається показник у дюймах за секунду. IPS виступає гарантом того, що при розвитку певної швидкості руху мишкою всі переміщення будуть точно зареєстровані сенсором. У переважній більшості зустрічаються мишки з IPS у районі 150 – 200 (близько 4 – 5 м/с), а в прогресивних ігрових моделях максимальна швидкість переміщення нерідко сягає 400 – 500 ips (приблизно 10 м/с). Деякі екземпляри на кшталт Razer Basilisk Ultimate здатні «розганятися» до 650 ips. Втім, це швидше маркетинговий хід, аніж корисна фіча — подібна швидкість еквівалентна переміщенню мишки на рівні 15 м/с, а людська рука просто не здатна рухатися настільки швидко.

З практичної точки зору в умовному шутері на кшталт CS2, якщо швидкість сенсора мишки буде нижчою, ніж швидкість руху рукою, то при стрімкому ривку курсор відлетить у підлогу або стелю через помилковий розрахунок координат. Коли щось подібне відбувається у напружені моменти раунду, приємного тут мало. Проте нині зриви трапляються досить рідко. Куди більш реальною причиною може стати забитий пилом і брудом килимок, ніж недостатня швидкість IPS.

Прискорення (G)

Показник прискорення G визначає те, як швидко курсор буде переміщатися залежно від швидкості руху мишки. Чим вище показник прискорення мишки, тим менший ризик зриву курсору при різких переміщеннях маніпулятора – прояв такого ефекту в динамічних іграх може загрожувати дезорієнтацією персонажа.

Показник прискорення визначає те, наскільки швидко переміщатиметься курсор залежно від швидкості руху мишки.

В оптичних мишках за одиницю величини G прийнято приймати прискорення вільного падіння (близько 9.81 м/с²). Як правило, у недорогих ігрових маніпуляторах прискорення знаходиться в межах від 10 до 20 G, у дорожчих моделей цей показник вищий і нерідко перевищує планку 40 G. Знову ж таки, природа людських м'язів не дає змогу надати мишці прискорення навіть у 10 G. Але насправді високий показник прискорення все ж таки дійсно дає можливість мишці краще реагувати на різкі рухи, запобігаючи ризику зриву курсору.

Прогресивні технології в оптичних мишках

В окремі різновиди оптичної технології варто записати фірмові розробки BlueTrack від Microsoft та V-Track від A4Tech.

BlueTrack – це вдосконалена розробка компанії Microsoft, яка застосовується й іншими виробниками. Від класичної оптики сенсори BlueTrack відрізняються синім кольором підсвічування (звідси і назва), підвищеною яскравістю світлодіодного джерела світла, збільшеною площею освітлення і високою роздільною здатністю матриці в приймачі. Усе це у комплексі забезпечує високу точність позиціонування курсора. При цьому мишки з таким сенсором помітно перевершують традиційні оптичні та здатні впевнено працювати на склі, полірованому камені, килимовому ворсі.

Різниця між різними популярними технологіями в оптичних мишках.

До розробки сенсорів V-Track доклали руку інженери A4Tech. Власне, і застосовуються вони переважно у її пристроях. Технологія V-Track може використовуватися як з оптичними, так і з лазерними сенсорами. Втім, другий варіант коштує недешево, а тому трапляється вкрай рідко. Розмір світлової плями в таких сенсорах невеликий, щільність світлового потоку – висока, а лінза фотоприймача має дуже вузьку діафрагму. Промінь світла падає на робочу поверхню не похило, а вертикально. Завдяки цим покращенням V-Track забезпечує дуже високу точність і здатний працювати навіть на об'ємному хутрі, де інші види сенсорів просто марні.

Лазерні мишки

Переважна більшість мишок на сучасному ринку – це оптичні світлодіодні. Інші типи сенсорів зустрічаються набагато рідше. Так, нечисленну касту лазерних маніпуляторів представляють прогресивні ігрові та професійні рішення (для дизайнерів та художників), а сенсори BlueTrack та V-Track характерні для вузького кола «гризунів» від певних брендів.

Насамкінець ми рекомендуємо вивчити окремий матеріал «Як вибрати мишку для ігор, офісних задач та творчої роботи», де розповідається про особливості вибору мишок в цілому.