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【转贴】轻舞飞扬的金手指——鼠标与键盘的世界
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已经有XD贴过一部分了，我这是比较完整的，有兴趣的XD可以看看
轻舞飞扬的金手指——鼠标与键盘的世界（一）
类型:技术 作者：DEBUG 日期： 18:52:00 来自：
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本文原载于《电脑高手》2003年2月
& && & 有一种说法，看一个人是否是电脑高手，只要看在买电脑的时候，他会在鼠标和键盘上投入多少钱就清楚了，如果在买自己使用的电脑的时候，只用几十块钱就把鼠标和键盘打发了的话，那么此人一定是个菜鸟。
& && & 虽然此话有些绝对，但确实恰如其分地指出了鼠标和键盘的重要性。作为电脑上唯一两个直接和人体相接触的部件，它们的真实重要性甚至超过了显卡、声卡等设备，因为它们的使用方便性和舒适性不仅直接关系到用户的使用心情和工作效率，其设计的合理性更是和用户的个人健康息息相关。这也就怪一些品牌机大厂如IBM宁可付出极为复杂的设计，也要在当年的著名“蝴蝶”笔记本电脑上提供与台式机同尺寸的键盘了。
& && & 随着鼠标键盘相关知识的普及， 现在在有一定电脑水平的用户中，对鼠标键盘的重视已经成为一种共识。但是，在此同时我们也发现在重视鼠标键盘的同时，很多人对于鼠标和键盘的深入理解却远远不够。
& && & 这种认识上的缺失并不仅仅存在于“菜鸟”当中，我们发现很多公认的高手，包括很多公认的鼠标键盘高手在内都存在这种认识上的错误。
& && & 某个著名的硬件网站曾经发表过一篇市场动态文章，其中网站的记者声称市场上的某款著名的二手键盘是假货。其实，他错了。
& && & 前不久，某位业内的高手为某个著名的刊物写了一篇光电鼠标的年度总结性文章，其中有对光电鼠标DPI的详细解释。但是，他的解释是错的。
& && & 在国内的某个著名的鼠标键盘论坛上，我们曾就鼠标按键的设计问题和该论坛上的几位著名高手作了详细的讨论，这几位高手分作两派——微动派和键板派，前者认为按键的手感主要由微动来决定而后者认为它和微动全无关系。然而，他们都错了。
& && & 连这些公认的高手都没能真正弄清这些问题，这个问题不能不说很严重，但这些高手没弄懂问题的后果更加严重于普通的“菜鸟”，因为他们的错误认识会通过他们的言论和文章传播给更多的人，多少流毒甚远的错误就是这么以讹传讹地产生的。这个问题不能不说更加严重了。
& && & 所以，我们决定作这样一个专题， 从头阐述一下这两个从来没有人认真的详细介绍过的问题。
& && & 为了保证其中讨论的技术问题的正确性，防止在纠正错误的同时产生新的错误，我们特别邀请了罗技、明基、微软这三大输入设备厂商的工程技术人员，专题中涉及到的理论和技术细节都经过这三大厂商的工程师的认可，以保证其技术上的绝对正确性。
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轻舞飞扬的金手指——鼠标与键盘的世界（二）鼠标篇上
类型:技术 作者：DEBUG 日期： 18:52:19 来自：
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本文原载于《电脑高手》2003年2月
& && & 鼠标到今年已经整整35岁了。
& && & 35年来，鼠标无论在性能上还是原理上都有了许多的变化，不变的只有那个拖着尾巴的小盒子的外观，以及永远伴随着它的名字——“MOUSE”。
& && & 鼠标的历史
& && &日，在IEEE会议上，斯坦福研究院的Douglas Englebart博士展示了世界上第一个鼠标，同时发表了“图形用户界面”即GUI的构想。但Englebart博士也没有想到他的小小发明竟然如此大的改变了计算机界面后来的发展历史。
& && & Engilehbart博士展示的世界上第一个鼠标是一个木质的小盒子，盒子的下面有两个相互垂直的轮子，每个轮子带动一个机械变阻器获得X、Y轴上的位移值，在盒子的上面则有一个按钮开关提供连通信号。
& && & 这是最经典的机械式鼠标结构，但与今天的鼠标所不同的是，这个时候的鼠标还需要外置的电源来给它供电，直到1985年，才由罗技公司（1981年建立）推出了第一个无需外置电源的鼠标LOGIMOUSE C7。
& && & 实际上，直到今天，尽管鼠标的内部结构有了很大的变化，但基本的原理仍然没有变，依然是与当年的一个鼠标一样，通过位移传感器获得横纵方向的移动脉冲，再通过编码电路得到位移编码，同时由微动开关来获得触发信号。
& && & 鼠标问世以后，沉寂了十几年，这是因为GUI概念尽管引起了很大的轰动，但它大大超出了当时电脑的发展水平和需求。这种情况一直延续到1980年。
& && & 这一年，施乐著名的普罗阿图研究中心推出了在PC历史上著名的“STAR”计算机，尽管这款产品在市场上极不成功，但它第一次将GUI变成了现实，与此同时，鼠标也第一次成为了电脑的标准配备。
& && & 普罗阿图研究中心
& && & 英文原名是Palo Alto Research Center，和仙童公司或是麻省理工学院的MIT实验室一样，这是电脑发展早期的一个传奇机构。在这个位于美国西部，属于施乐公司的研究机构中，曾经集合了众多的富于创造力的人员，今天电脑上的很多我们熟悉的东西都出自这里，在这里，第一次将GUI界面变成了现实，在这里，鼠标第一次成为绘图工具以外的操作设备，今天我们每个人都会接触到的激光打印机也是出自这里。
& && & 但是与才华横溢的设计人员相比，施乐公司管理层对普罗阿图的运作近乎白痴，出自这里的很多设计成为今天很多著名公司的发家资本，但却没能给施乐带来任何好处。最典型的例子就是普罗阿图最著名的STAR计算机，这是当时思想最先进、功能最强大的个人计算机，以致苹果公司的斯蒂芬•乔布斯看到它的样机时不由得惊呼“太伟大了”。然而这款产品的市场运作却是可怕的失败，其价格几乎与当时的SmallComputer相当，封闭的系统环境更是使得后续成本同样高涨。最终以严重的亏损告别市场。
& && & 普罗阿图的失败管理最终使得它的设计团队心灰意冷，这些才华横溢的天才纷纷离开这里去开创自己的事业，他们中的很多人后来变成PC业响当当的人物，而普罗阿图则在20世纪80年中期黯然的结束了自己的传奇年代。
& && & 1983年，苹果公司受到STAR的启发，在当年推出的Lisa电脑上第一次使用了鼠标作为其GUI操作界面的操作工具，这款电脑并不成功，但它为转年推出的Macintosh及其MAC OS操作系统提供了经验，鼠标的黄金年代来临了。
& & 这个时候的鼠标，还是老式的机械式鼠标，但是相对于最初的产品已经有了新的改良，鼠标球取代了不灵活的双滚轮，单键设计被双键／三键所取代（但苹果机上的单键鼠标一直用到MAC OS X的年代），可供电的标准RS232串行口设计取代了早期的独立接口。现代鼠标的基本结构已经成型了。
& & 20世纪80年代初，第一代光电鼠标问世了，这一代光电鼠标的原理其实和机械鼠标很相似，只不过它用两组发光二极管／光感二极管取代了双滚轮，同时用一个带有很多格子的垫板放在下面，当鼠标移动的时候，发光二极管发出的光经过格子的反射就会在光感二极管上获得脉冲信号，从而得到移动的信号。
& & 与机械鼠标相比，光电鼠标的精度要高得多，而且由于没有任何运动部件，所以它的寿命和稳定性也要长得多，但其成本高、而且不能离开专用的垫板，所以始终只在作图等领域使用。
& & 1983年，罗技发明了世界上第一个光机鼠标，它的原理想来已经不用多说了，光机结构是鼠标发展史上最大的发明，在这个时候，现代鼠标的设计基本成熟，光机结构则整整统治了主流鼠标市场达18年之久！
& & 1991年，罗技公司开始研究称之为Marble的新定位技术，经过5年的研究，在1996年研究成功，并在罗技的全系列轨迹球上使用，实际上，这就是今天的光学成象式鼠标引擎的前身，只不过在当时光学成象的技术尚不成熟，像素数少刷新率也低，所以只能设计在反射表面标准化的轨迹球上。
& & 1999年，微软的Intellimouse Explorer鼠标问世，开始了现在的光电成象式鼠标的时代……
& & 鼠标的结构和原理
& &在这里，我们只谈传统的光机式鼠标，光学成象式鼠标由于要讨论的问题太多，我们单独拿出一章来专门研究。
& & 从外观上看，鼠标可以分为上盖、下盖和线三个部分。鼠标的上盖是我们的手所直接接触的部分，上面最主要的部件就是鼠标的按键板，按键板的设计直接影响着鼠标的按键手感。
& & 一般来说，鼠标的按键板分作三种：按钮式，也就是按键板是一个与鼠标上盖毫无连接的独立按钮；盖板式，也就是说按键板是一边与上盖连接的部分独立的盖板；一体式，这是近来流行的设计模式，在这种鼠标上，按键板本身就是鼠标上盖材料的一部分。这三种按键板的使用手感完全不同，具体的分析在后面讨论鼠标按键设计的时候我们再继续。
& & 下盖，就是鼠标的底面，这上面最重要的部件就是鼠标的垫脚。鼠标的垫脚，是支撑鼠标并且为鼠标的移动提供润滑的塑料片，它的主要设计有两大流派——以微软为代表的大垫脚派和以罗技为代表的多点小垫脚派。前者的特点是使用4个以下的大尺寸垫脚甚至是超大的“垫条”，而其材质也比较软，它的特点是结实耐用，而且不怕磨损和尘土，但是材质较软接触面也大，性能比较差一些；而后者的特点是使用4、5个甚至更多的非常小的硬质垫脚，由于接触点面积小，所以它的润滑性能很好，但是同样因为如何，所以寿命比较短。这两种设计方案都有各自的支持者，很难说谁更优秀一点。
& & 鼠标线相对来说就比较普通了，不管什么鼠标它的结构都是一样的，不过一般来说较好的鼠标它的鼠标线会比较柔软，同时也会有至少1米5以上的长度，否则使用起来就会比较麻烦。鼠标的接头历经了串口／PS2的时代，现在它的主流转到了USB上，但其实不管怎么变，它们的电学结构都是一样的，只不过是接口形式的变化而已。
& & 拆开光机鼠标的外壳，它的内部结构相信大家都很熟悉了，使用滚球带动两个转盘，由转盘上的栅格遮断发光二极管的光而获得移动信号。在按键下则设置了微动开关，通过微动开关获得按键信号，移动信号和按键信号都通过控制芯片编码后输出。无论在什么样的光机鼠标上，结构都是这样的，但大厂和小厂的区别就在其中。
& & 首先从最简单的滚球说起，用过多款鼠标的人应该了解，不同的鼠标其滚球的重量是不同的，而同时滚球的颜色也有白色和灰色之分，这有什么含义呢？
& & 实际上，这就是所谓的“重球”和“轻球”的区别，白色的滚球是它的本来面目，而灰色则是在其中加入了添加剂的结果，通过添加新的材料，可以获得更好的耐磨性，但滚球的表面硬度也会增加。
& & 使用越重、表面硬度越高的球，鼠标的稳定性就越好，寿命也会越长，但重球的灵活性差，在鼠标设计上如果不设法弥补，其准确性就会下降。而轻球、表面软的球则正好相反，其滚动性能很好，但是表面很容易粘上尘土甚至磨损。这就要通过设计人员的设计主导思想来选择。
& & 但是，重球和轻球的选择并不只是从寿命等因素考虑，它还和鼠标光栅滚轴的设计有关。& && &
& & 像垫脚、滚球一样，光栅滚轴的设计也有两大流派——粗轴密栅式和细轴疏栅式。前者以罗技为代表，后者以双飞燕为代表。
& & 从中学物理的常识，就可以知道，鼠标的光栅滚轴实际上就是一个轮轴，这样，其滚轴的直径越大，栅轮的转速就越低，如果要保持光栅信号的输出不变，就必须在加大滚轴直径的同时增加栅轮上的格数。
& & 罗技的设计就是这样，从1996年以后，罗技生产的光机鼠标都使用了比传统鼠标粗得多的滚轴，而同时将栅轮的格数增加到60个以上。总传动比达到270:1左右。
& & 而双飞燕的设计恰恰相反，它反其道而行之，极力减小滚轴的直径，而栅格数则只从传统的30个左右增加到45个左右。由于滚轴的直径减小了，所以虽然栅格数少，但总传动比反比罗技大得多，达到了340:1左右。
& & 这两种设计各有它们的优缺点，双飞燕的细轴疏栅设计制造成本比较低，而在做到高DPI上却要比罗技的设计容易得多，连只有十几块钱的双飞燕2D上都可以做到520的高DPI，粗轴密栅的设计可是做不到这一点。
& & 而罗技的设计的好处则在于它的耐用性好，由于轴很粗，就算是附上一点灰尘或是略有一些磨损也不影响使用，但在细轴疏栅的设计中，只要有一些尘土就会产生很大的影响。
& & 不过需要提醒的是，这上面所说的其实只是在其他设计相同的前提下的理论结果，但实际上它们的性能表现和前面所述的滚球设计仍然有直接的关系，所以双飞燕鼠标尽管采用的是细轴疏栅设计，但耐尘土能力却并不显得差。
& & 近年来，又出现了一种全新的特殊设计——细轴密栅，结合两种设计的特点，可以作出高达2000DPI的高DPI，不过这种设计的成本过高，对灰尘的敏感度也很高，它只是被用在少数一些高档游戏鼠标中。
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Razer Boomslang鼠标
& & 传奇的游戏专用鼠标，使用细轴密栅设计可以达到高达2000DPI的惊人性能，至今为止最强的高精度鼠标。
& & 这款产品包含1000DPI和2000DPI两个型号，内部结构略有差异但外观相同。只是这款鼠标的外形设计对于中国人的手型来说很难适应，需要很长时间的习惯。
& & 鼠标的外壳设计兼论鼠标的人体工学方案
& &鼠标的外壳设计，包含了外壳材质设计和外壳形状设计两个方面。一般说起来，大部分鼠标的材质都是工程塑料，只有极少数鼠标采用金属制造上盖，但金属上盖虽然外表好看，但手感往往不如塑料来的舒适。
& & 传统上，鼠标的外壳具有抛光和亚光（磨砂）两种设计，也有一些厂商如微软喜欢在同一种型号上制造两种不同外壳的产品，此外还有喷漆设计的纪念版。不过这都是无关紧要的事情，也无所谓优劣，根据个人喜好选择就是了。
& & 近来，两种特殊设计的外壳开始流行，一是防效MAC鼠标的透明有机玻璃双层壳设计，这种外壳设计的外观十分漂亮，有水晶的感觉，但是长时间使用后会有部分被磨花，此时可就没有那么晶莹剔透了。
& & 另一种近来流行的设计是使用类似银色的磨砂表面配合软橡胶的侧面材料，这种设计的外观相当漂亮，而使用的手感也很好，只是同样在长时间使用后就会磨损，而且这种设计磨损以后会变得非常难看。
& & 鼠标的外壳形状设计，其实主要所要说的就是种种的人体工学设计。实际上，并不是采用了人体工学设计的鼠标就一定会好，人体工学设计的鼠标简单的说就是要让用户在手指自然放松的时候手掌能够自然紧贴鼠标的表面，但正因为如此，由于每个人的手型和持握习惯不同，越是采用人体工学设计的鼠标就越是难以适应于所有人，这点是和后面谈到的相对标准化设计的键盘不一样的。
& & 这方面，典型的例子就是很多国外的鼠标设计，其人体工学设计的确非常理想，但它们的尺寸大都是按照手比较大的人设计出来的，对大多数的中国人来说，往往并不能完全握住，更不能正常的按到正确的键位上。特别是这些鼠标对于手尺寸较小的人来说，常会造成手腕悬空，使很多人难以适应，长时间使用还会引起疲劳。
& & 所以说，并不是采用了人体工学设计的鼠标就一定好，甚至可以这么说，越是采用了更多的人体工学考虑的鼠标，其适用的用户范围就越狭窄，强行去与之配合，反倒有百害而无一利。所以对于这些鼠标一定要亲身试用才能确定你是否能够使用它。
& & 除此之外还有纯属错误的“人体工学”设计，我们后面会讲到它。
& & 鼠标按键的设计
& &按键手感设计，是鼠标手感的另一个重要因素。关于这个问题，笔者曾经在某个国内的著名论坛上和一批网友进行过讨论，正如前言中所说的，大多数网友都分列为“微动派”和“键板派”两大派别，只是，笔者请教专业的鼠标工程师的结果是——他们全都是错的！
& & 微动派，或者干脆的说叫“欧姆龙派”，因为这一派不仅认为按键的手感完全由微动决定，而且极度崇拜欧姆龙品牌的微动开关，坚持认为只要是使用了欧姆龙开关的鼠标手感一定会好，对于这种观点，我们向后看，自然会不攻自破。
& & “键板派”所持的观点依据则是微动开关有统一的规格标准，所以他们认为鼠标的手感主要来自于按键板的设计，而与微动开关没有任何关系。
& & 应该说，“键板派”在一点上还是对的，那就是名牌鼠标选择欧姆龙、太仓等名牌开关的确主要是从其质量好寿命长而非手感出发的，这点上“键板派”的认识要比“微动派”正确。但是“键板派”的其他认识就出了问题，而问题就出在“微动开关有统一的规格标准”上。
& & 实际上，“键板派”的错误就在于只看到了微动开关存在标准规格这一点，但却没有看清微动开关的标准规格都规定了什么内容！——微动开关的规格中只规定了微动按键的行程范围和微动触发的额定力度，但对于其行程中的力度变化没有任何规定。换句话说，如果将微动开关的按键行程和按键力度建立一个坐标的话，那么其力回馈曲线只有X轴和Y轴的最大值是确定的，但曲线的形状却没有任何统一的规定！
& & 而所谓的按键手感，其最重要的因素就是这条曲线的形状，而恰恰在不同的微动上，这条曲线的形状是存在着微小的差异的，这种差异经过按键板的放大，就变成了非常明显的手感差别。“键板派”的错误就在于此。
& & 而且值得指出的是，名牌微动的优势其实也在于它的使用寿命，而在力回馈曲线的设计方面，名牌微动并不一定会强于杂牌产品（因为设计要求中根本没有这种要求），换句话说，使用了名牌的微动并不一定能带来更好的手感。在这一点上，“微动派”大错而特错。
& & 而按键板在其中又起什么作用呢？
& & 我们仔细分析鼠标按键板的结构，在大多数鼠标上，它的一端都固定在上壳上，而另一端可以自由活动，在下部则有一个触点用来按动微动开关。中学物理的知识就能告诉我们，这，是一个杠杆。
& & 既然是一个杠杆，那么关于杠杆的知识告诉我们，它的作用就是将微动开关的微小位移予以放大，变成更明显的位移量变化。这样，它的大小、设计结构和触点的设计与材质都会影响到杠杆力臂的变化，进而使整个杠杆系统的力矩发生变化，从而带来手指施力点上的位移范围、反馈力的巨大变化。而这，就是鼠标按键板在按键手感中所起的作用。
& & 不仅如此，三种不同的鼠标按键板设计在鼠标中所起到的作用也是不一样的。盖板式的按键，才是上面的理想杠杆。而对于按钮式按键，由于它没有任何部件是固定的，所以它不是一个杠杆，这种鼠标的按键手感完全由微动开关来决定，而正因为如此，这种鼠标的按键很难设计出很好的手感。
& & 比较特殊的是一体式按键，表面上看起来它和盖板式很相似，但一个重大的区别在于盖板式按键由于和鼠标上盖不是一个整体，所以它是没有自身的应力的。而一体式按键不然，由于它和上盖是一体的，所以它自己就带有一个自然的向上的弹力，这点在金属一体式按键上极为明显。
& & 不仅如此，一体式按键由于它的一体式结构，所以不像盖板式有一个确定的杠杆支点，当手指按在不同的按键位置的时候，会有不同的支点位置，这就将杠杆结构变得极为复杂。所以从设计难度上看，要将一体式按键设计出好的手感，其难度要远远超过盖板式按键。
& & 总而言之，对于鼠标的按键，正确的说法是——“按键的手感是由微动开关和按键板设计来共同决定的”。
& & 那么，它们各自在按键手感中起到什么样的作用呢？
& & 我们来看一看下面这张图，这就是鼠标的手感曲线图，或者说是“行程—力曲线”。
& & 如果有先翻到后面看了键盘部分的朋友，可能会发现，这张图和后面的键盘手感曲线图非常相似，只是相对更简单一点。其实这也没什么奇怪，因为这二者的理想曲线设计本来就是很接近的。
& & 具体的曲线意义说明这里就不说了，在键盘篇里有更详细的解释。我们只是就其曲线来说明一下在鼠标手感曲线分布上，微动开关和按键板各自所起的作用。
& & A点，“启动点”，这个点是按键开始运动的点，这一点的位置完全是由微动开关的最小启动力决定的；
A-B曲线和B点，这是鼠标按键的“阻力行程”，对于盖板式按键和一体式按键的鼠标来说，这条曲线的X轴行程是由微动开关决定的，而其斜率则是由微动和按键板共同决定的。而在按钮式按键上，这些全都由微动开关自己决定；
B-C曲线和C点，这是鼠标按键的“跌落行程”，对于按钮时按键和盖板式按键来说，由于按键板不受力，所以这条曲线完全由微动开关决定，正如罗技公司的设计师所言的“由Switch本身的回弹力确定”。而在一体式按键上，由于按键有一个自然应力，所以在这种按键上，曲线会变得更加平缓，对于手感设计不利。
& & C-E曲线和E点，这部分是鼠标按键到底的回馈力，同样由微动开关来决定。
& & 选择合适的微动开关，设计合理的按键结构使其曲线尽量接近理想的曲线分布，这是一件非常困难的工作，包括很多大厂也没能在这一方面做好。特别是一体式按键的跌落行程设计大都存在问题。但是从设计的角度来看，允许用户对设计的失误忽略不计甚至根本没有觉察，但设计者却不能将之忽略。
& & 鼠标滚轮
& & 1996年由微软发明的鼠标滚轮按键是鼠标发展史上的重大发明之一，到今天几乎已经成为中高档鼠标的标配。
& & 现在流行的滚轮设计一般包括两种，一是机械式滚轮，也就是用滚轮带动一个机械电位器来获得滚动信息。微软的很多鼠标采用的就是这种结构。它的优点是滚动准确可靠，但由于是机械结构，难免存在磨损的问题。
& & 另一种滚轮就是光电式的滚轮，罗技等大多数厂商使用的都是这样的设计，它的滚轮内部就是一个栅轮，在两侧放置上发光二极管和光敏二极管。使用和光机鼠标相同的方式获得滚动信息。这种滚轮寿命可靠而且手感好，但它的问题在于经常会有一次滚出两格的错误。
& & 滚轮键在滚动的时候，一般都会有一格一格的感觉，这是怎么回事呢？
& & 在机械式滚轮的鼠标上，这种一格一格的感觉来自于机械式的电位器，而在光电式滚轮上，在滚轮内部一般设计有一个齿轮结构，通过一个内部的弹簧来获得滚动的手感。
其他的类滚轮产品还有如米苏米的“如意拨”，五洲科技的“跷跷板”等，但都不如滚轮来的方便与功能强，所以现在都很少见了。
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资产值2148 nb
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轻舞飞扬的金手指——鼠标与键盘的世界（三）鼠标篇下
类型:技术 作者：DEBUG 日期： 18:52:32 来自：
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本文原载于《电脑高手》2003年2月
& & 鼠标的主要参数
& &对于光机式的鼠标而言，主要存在两个主要的参数，一是所谓的DPI(每英寸点数)，另一个则是接口的采样频率。
& & 鼠标的DPI其实并不算是一个严格的说法，因为它和扫描仪、打印机的DPI其实并不是一个意思，它并不代表静态的物理点数。鼠标的DPI指的是在鼠标移动一英寸的距离时，所能够回馈的移动信号个数。正因如此，有人主张用CPI（counts-per-inch，每英寸采样数）的概念取代DPI概念，如光电鼠标引擎的主要提供者安捷伦即持这种观点（CPI概念最初是为了描述光电鼠标而提出的，但实际上其他类型的鼠标也是一样的）。
& & 对于鼠标的DPI，一种普遍的说法说DPI值越高的鼠标其定位精度越好，这种说法看起来似乎很有道理，但是我不知道这样说的人是否考虑过这样的一个问题——在最注重移动精确性的CAD等领域普遍使用轨迹球作为作图工具，但大多数的轨迹球DPI数值其实只有少得可怜的300DPI，如何解释这个现象？
& & 问题就在于对DPI概念的理解，鼠标的DPI值之所以不同于扫描仪，关键就在于它并不是一个静态的物理距离概念而是一个空间移动的逻辑概念，事实上，由鼠标DPI的定义我们可以得出这样的推论——当没有任何驱动的转换作用时，对于一个400DPI的鼠标而言，就意味着每将鼠标移动1英寸，屏幕上的鼠标指针就会移动400个像素点；而对于800DPI，移动的距离则会达到800个像素点。
& & 由生活的常识，我们可以得出合理的结论——在不受驱动影响的情况下，恰恰是DPI值更小的鼠标其定位精度才会越高，因为400DPI的鼠标要移动同样的像素点的话，就需要移动比800DPI鼠标整整多出一倍的距离，这样，相对而言它的移动就会愈加稳定，愈加不受手的颤动等误操作的影响，从而更能实现精细调节，将指针精确的定位于一个像素点上。这样一个动态的移动概念和扫描仪等设备的静态DPI概念是完全不同的，犯下对物理空间定位和逻辑空间定位的认识错误恰恰就是将静态的DPI和动态的CPI（严格意义上说）混为一谈的结果。
& & 那么，高DPI值的鼠标意义何在？
& & 由于在屏幕上移动相同的像素，高DPI鼠标所需要移动的物理距离更小，也就是说，高DPI的鼠标更能明显的对鼠标微小的运动作出反应。所以，我们就可以得出合理的结论——在不受驱动影响的情况下，高DPI鼠标并不是定位精度更好，而是它的加速性能要远远强于普通鼠标。
& & 加速性良好对于需要精确定位的场合如CAD作图是没有意义的，但对于游戏等用途却是不可缺少的，良好的加速性使得玩家能够更快地作出反映，可以用尽量少的移动和尽量少的时间完成预定的动作。这也就是为什么游戏专用的鼠标能够高达2000DPI，而CAD所用的高精度轨迹球却很少超过300DPI的原因，因为后者需要的不是快速的反映而是定位的稳定。
& & 看到这里，可能有人会说，在Quake3等游戏中，高DPI的鼠标更容易通过精细的移动进行精确的瞄准，难道这不是其定位精度好的表现吗？
& & 其实，只要仔细思考一下，难道低DPI的鼠标做不到精确瞄准吗？做得到的，只不过鼠标要设得更慢一些，移动的范围要更大一些罢了。高DPI的鼠标能够对更微小的真实物理距离作出反映，所以能够给人更细腻的移动感觉，但这个真实的物理距离和屏幕像素点这个逻辑性的移动距离之间并没有一定必然的对应关系。事实上这个例子是一种特殊情况，如果一定要说定位精度的话，那么高DPI鼠标确实在一种情况下具有定位精度的优势，也就是在通过驱动和软件来维持相同的加速性要求的情况下，它的定位精度确实会比低DPI鼠标更好，因为400DPI的鼠标要做到与800DPI鼠标相同的速度，就要将一个物理移动点与两个逻辑移动点对应，其精度自然会更低。但如果抛开这个前提，单纯而泛泛的说定位精度，那么高DPI鼠标是不会有任何优势的。
& & 换句话说，如果说高DPI鼠标的精度好是指的它能够在驱动的协助下，同时拥有高速度和高精度，那么这样的说法是完全正确的，但如果不作任何限定的说精度问题，那就没有任何意义了。而误解的实质就是弄混了物理性的真实空间定位和像素的逻辑空间定位之间的关系。而不作任何前提设定的情况下，鼠标的定位精度指的是后者，真实空间定位对于鼠标是没有意义的，这也就是前面所说的与扫描仪的区别（它的DPI是真实空间的定位指标）。
& & 之所以要阐明这一点，就是为了说明——高DPI鼠标确实是有意义的，DPI值越高，鼠标的加速性能就越好，在游戏中的反映就越灵活，其移动也就越细腻。所以高DPI并不是一个无价值的概念，如果可能，对于游戏来说，鼠标的DPI能有多高就最好有多高，某些“高手”所说的“超过800DPI以上没有什么实际意义”其实恰恰是如上面所说的弄混了鼠标的动态CPI和扫描仪的静态DPI的关系的结果。
& & 而在另一方面，对于作图等用途来说，高DPI鼠标是没有什么意义的，因为它们所要的是不考虑加速性前提下逻辑定位的精确与稳定，所以DPI值对于它们来说没有价值（甚至还是在帮倒忙），对于这些用途，更应考虑的是鼠标设计造成的稳定性影响，正因如此，DPI值很低的轨迹球才会成为工业作图的主要工具。
& & 鼠标的接口采样频率，是鼠标的另一个传统参数。因为鼠标的位移信息经过编码以后，要以一定的固定接口频率发送给电脑的对应端口。以USB鼠标为例，USB接口& &对鼠标的固定采样频率为125Hz，而每次发送则可以发送出127种不同的位移信号。这也就是说，对于USB鼠标，每秒可以传送127X125个鼠标移动信号。而在COM口上，由于其频率为40Hz，每秒就只能传递127X40个信号。毫无疑问，这就如同鼠标的CPI值（为了避免混淆，后面我们都使用这个术语）一样，每秒钟能够回馈的信号越多，鼠标指针的移动也就越细腻（实际上考虑到鼠标驱动中的“加速”设置，当打开驱动加速设置时，端口的速率还会影响到其加速性表现）。这也就是为什么现在USB鼠标已经成为主流的原因。
& & PS/2端口是一个比较特殊的端口，通过调节优先级可以调节它的采样频率，默认情况下PS/2端口的采样频率是与COM相同的40Hz，但在通过驱动使其独占资源后，可以将其采样频率提升到超过USB端口的200Hz。只是在实际使用中往往达不到这样理想的资源独占，实际大多在100Hz左右徘徊。
& & 鼠标的端口采样频率实际上还关系到鼠标的移动性能表现，因为鼠标每秒生成的位移信号数量是由鼠标的CPI值和其每秒的移动距离决定的。以800CPI的USB鼠标为例，其每秒所能反馈的最长移动距离也就只有127X125／800，即约等于20英寸。但实际上测试表明鼠标的最快移动速度约为30英寸／秒，那么也就是说有部分移动信号在输出编码过程中被抛弃了，换一个角度来看，也就是在超高速移动鼠标的时候，鼠标的CPI值下降了。
& & 鼠标的驱动设计
& &对于大多数人来说，一想到鼠标驱动，可能就会想到罗技或微软驱动中对诸多按键的定义功能。这的确是鼠标驱动的一个重要功能，但却并不是鼠标驱动的主要功能，更不是鼠标驱动“强大”与否的关键所在。
& & 鼠标驱动的核心功能在于对鼠标传来的位移信号的换算与处理。我们前面说过，在没有驱动影响的理想状态下，鼠标每移动一英寸的距离，鼠标指针在屏幕上移动的像素点数应该与鼠标的CPI值相当。但在实际上，当然不可能是这样，在现实中一般是多个现实的物理点数才对应一个像素移动。
& & 这样就存在一个鼠标信号的换算问题，不同的鼠标其CPI规格不同，它的接口采样频率也不一样，那么如何使驱动能够自动识别各种鼠标的性能指标，同时将其最优化，针对不同的鼠标，如何确定其信号误码的允许范围，减小误码的影响而又不影响正常使用的灵敏度，这就是驱动的任务，而能否使驱动作到对各种不同鼠标的最优化，这就是鼠标厂商的驱动编写水平和产品设计经验的表现了。
& & 当然，驱动的任务还有诸如各种按键的定义、加速度的处理等问题，但这些相对于移动信号的处理与分析来说只是小问题，在这一方面的程序编制并不存在功能上的技术困难，主要的问题在于如何作到尽量丰富功能的同时减小资源的占用，罗技、微软等公司在这一点上就比其他厂商有明显的优势（很多厂商的驱动定义功能其实比罗技／微软并不差，但其驱动程序要占用大量的资源，甚至还与很多软件存在冲突，这样就失去了鼠标驱动的意义了）。
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RazerBoomslang鼠标的驱动可能是有史以来最强大的鼠标驱动，它不仅像罗技等厂商一样可以调节按键的定义、移动速度等，甚至可以单独设定X向和Y向上的鼠标灵敏度，而且可以设定按键来在游戏中实时调整灵敏度，你想象一下在FPS游戏中把灵敏度调高，而在需要精细瞄准时只要按一下按键就可以换成定位精确的低灵敏度，这是一种什么样的快感？
& &切掉尾巴的老鼠和肚皮朝天的老鼠
& & 无线鼠标和轨迹球是鼠标中的两个异类，但由于其特殊的特点，在一些专门的场合非他们莫属。
& & 传统的无线鼠标使用的是无线电技术，但是无线电容易受到外部电磁波的干扰，特别是电动机等大功率干扰源几乎能够使其完全瘫痪，为此出现了变频无线鼠标设计，但同样不能从根本上解决问题。
& & 20世纪90年代中期，出现了红外线无线鼠标，与无线电连接相比，红外线的抗干扰能力强得多，几乎不受任何外界信号的干扰。但红外线也有它自己的缺陷，就是红外线只能直线传播，这样对于鼠标的遥控距离和指向都有严格的要求，更不能在中间存在障碍物，这么一来，去掉鼠标线带来的方便性就被抵消了不少。
& & 而且，无论是红外遥控还是无线电连接，共有的一个缺点就是信号传输率太低，还达不到串口的水平，这样鼠标的性能就很难提高。所以2000年以前，无线鼠标始终没能成为具有较大影响的产品。
& & 2000年以后，一些新的无线连接技术出现，无线鼠标的发展进入了一个新的阶段。
& & 其中最有影响的进步，就是使用USB接口的高频无线电连接鼠标的出现，这些无线鼠标使用了USB接口，而其无线连接频率比原来的传统设计提高了若干个等级，同时普遍采用了无级自动变频技术，在连接速度上已经达到了正常有线鼠标的水平，同时将低抗外界干扰的能力提升到了最大。罗技最新的MX700鼠标就是其中的代表作。
& & 但是提升工作频率带来的直接后果就是新一代无线鼠标的耗电远远超过了传统的无线鼠标，即便采用了充电电池的设计，新一代无线鼠标的工作时间也不足一个星期，比传统无线鼠标的近一个月大为下降。
& & 2002年，一种新的无线鼠标技术在罗技的产品中出现，这就是蓝牙技术。使用蓝牙技术的无线鼠标是目前功能最强的无线鼠标，由于蓝牙连接的技术优势，使得它的连接速率完全可以与有线鼠标相同，而且几乎不受任何外界因素的干扰，连接距离更是高达10米。而且即便隔着墙壁也能正常使用。可以说，使用蓝牙技术的无线鼠标已经不具有无线鼠标的任何传统缺陷，但它的致命弱点就是耗电量极为惊人，持续工作几十小时就已经需要更换电池，而成本更是远远高出其他无线连接方式。
& & 今天的无线鼠标在性能上已经不亚于有线鼠标，但带来的新问题就是耗电问题，由于主要的耗电因素——信号发射功率不能减低，所以在新一代的高能电池发明之前，这种情形大概也不会有根本的变化。同时，无线鼠标在“唤醒”时的反应迟钝也是相对于有线鼠标的主要弱点。
& & 轨迹球是鼠标中的另一种另类产品，世界上第一个轨迹球是微软在1991年设计的，最初轨迹球是为了在笔记本电脑上使用鼠标而设计的产品，但在使用中，人们发现由于其特殊的结构，轨迹球能够有比鼠标更好的精确定位能力，所以在90年代中期又出现了台式机使用的轨迹球。
& & 传统的轨迹球无论从外表上来看还是内部结构上，其实就象是一个翻过来“肚皮朝天”的机电式鼠标，但与鼠标不同的是，由于在轨迹球上，滚动球体受到人手的直接控制，所以能够有比鼠标好得多的滚动稳定性，正因如此，轨迹球才会特别适合于需要精细移动定位的场合。
& & 1991年，罗技在当初发明了光机式鼠标的情况下，开始研究一种脱离机械部件的纯光学定位技术，5年后的1996年，这项技术终于研究成功，罗技最先将其应用在自己旗下的轨迹球系列产品上（实际上也是因为其精度不能满足鼠标的需要），这就是罗技引以为豪的Marble技术。
& & 使用这项技术制造的轨迹球，取消了原来的机械光学部件，球体本身变成了一个独立的红色塑料球，上面布满了不规则分布的黑色斑点。同时，轨迹球的固定部分变成了一个密封装置，在球窝内开有一个窗口，内部被设置了一对呈90度角的红外发光二极管和一组光学镜头，照射在球体上的红外光经过反射和光学镜头的成象，在一组CMOS阵列上成像。通过图像上的黑色斑点的位移来得到球体转动的信号。
& & 大家可以发现，这项技术其实就是今天光学成象式光电鼠标的前身，只不过当时的成象技术和DSP分析技术都很不成熟，其DSP芯片只能分析轨迹球这种标准化的表面而不能适应鼠表垫这种复杂表面。而且根据非官方的消息，Marble技术的刷新率只有1000Hz，这样的速度对于轨迹球是够用的，但远远不能满足鼠标的需要。
& & Marble技术很大的解决了轨迹球对灰尘敏感的问题，正象罗技的电视广告中所显示的，就算是用刚刚挖过泥巴的手去使用Marble轨迹球，也不会影响它的效果，即便将球体磨损一块，也能继续使用。所以Marble技术已经成为了现代轨迹球的主流产品。但它也同样有比较大的缺点，特别是像几乎所有的光学成象鼠标一样，其CPI数值比传统的高CPI机电式轨迹球要来的差——对于这一点，一直有一种传言，说Marble技术能够达到2000CPI的水平，其实查一查资料就会发现，无论是罗技还是微软，都从来没有在官方资料中说过这种话。
& & 其实，正如后面我们将要讲到的，光学成象式鼠标引擎的CPI主要由其透镜组的放大率和取样表面的最小特征点尺寸决定，由Marble技术的官方说明示意图和其工作原理分析，兼以考虑为保证不会“跟丢”而需要的最小CMOS尺寸，Marble引擎的最小识别范围不会比一个黑点小的太多。这样它的极限CPI也不会超过400CPI的水平。事实上，像我们前面所分析的，对于轨迹球来说，CPI根本不是一个重要的指标，因为CPI并不能决定它的精确定位能力。
& & 按照操控结构分类，轨迹球主要有单指式（拇指或食指）、双指式（食指和中指）、三指式（拇指、食指、中指）三种。
& & 单指式轨迹球是最传统的轨迹球，使用起来最方便，但一个手指很难作到对球体的稳定控制，所以现在已经不多见了。
& & 双指式轨迹球是现在轨迹球的主流，在稳定性和方便性上都能有很好的效果，但对于不习惯轨迹球的人来说仍然需要一段时间的适应才行，特别是双指式轨迹球的易用性和其手型设计有很大的关系。
& & 三指式轨迹球最为少见，它的操控性能最好，但是由于拇指总要在球体和按键之间移来移去，显得很不方便，所以很多习惯了轨迹球使用的人仍然把它们当作双指式轨迹球来使用。
& & 除了操控方式的区别，轨迹球还有球体大小的差异，一般来说，球体越大的轨迹球，其操控稳定性就越好，不过外观也就越庞大一些。
& & 作为一种特殊用途的鼠标，轨迹球对于我们大多数人可能都比较遥远，但对于那些工作需要高精度的定位的人来说，学会使用轨迹球，你会发现它对你的帮助要远远比鼠标大得多。
& & 笔记本的鼠标
& &现代笔记本电脑几乎就是伴随着图形化的操作系统一同诞生的，所以鼠标也就成为它们可不缺少的一个组成部分，只是由于笔记本的体积和稳定性的特殊要求，笔记本的鼠标也和台式机的有很大区别。
& & 最早的笔记本鼠标就是轨迹球，实际上轨迹球本身就是为了这个目的被设计出来的。在486笔记本时代，轨迹球几乎垄断了笔记本鼠标的市场。
& & 不过轨迹球害怕灰尘，需要经常清洁，而且轨迹球体积大、重量大，所以尽管它的定位性能很好，还是在586时代，新一代的笔记本鼠标问世后就被淘汰了。
& & 在486笔记本的后期，出现了两种全新的笔记本鼠标——为大多数厂商所采用的触摸板（TouchPad）和IBM发明的值点杆（TrackPoint）。
& & 对于这两种鼠标的使用，凡是用过笔记本电脑的人应该都非常清楚。这里也不说了。TouchPad的原理是使用一块电子压感板来感应手指加在上面的压力变化，从而获得移动和按键信息。它的优势是没有任何机械运动部件，所以也就没有机械磨损，而且非常容易上手。同时，现代的TouchPad通过软件的驱动，可以同时作为手写板使用。
& & 但TouchPad的缺陷也很明显，由于它是纯电子器件，所以对于潮湿非常敏感，虽然各厂商的产品具体情况不同，但大都不能在手出汗的情况下正常使用（这点SONY笔记本的用户应该更有感触）。同时，TouchPad的CPI值不高，这样就象所有的低CPI鼠标一样，它无法同时保证移动速度和定位精度这两个项目的移动质量。
& & TrackPoint是1992年随着IBM ThinkPad这个牌子的出现而问世的，它是IBM Almaden Research实验室负责人Ted Selker博士的发明。当时设计这个产品，是为了设计出一种能够代替轨迹球的轻便易用的笔记本鼠标。但可能谁也没有想到这个小红点最后竟成了IBM 笔记本的招牌标志。
& & TrackPoint是位于键盘上B、G、H三个键之间的一个小小的移动杆，它的工作原理是在杆体的下部横纵方向各有一个压电陶瓷的压力感受器，当对这个小杆施以某一方向上的压力时，压力感受器就会根据其压力的方向和压力的大小回馈出横纵向上的位移加速度。
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与TouchPad相比，TrackPoint最大的优势是由于鼠标的移动完全由手指的压力决定而与位移无关，所以能够同时取得良好的移动速度和定位精度(或者说有更高的CPI？如果还能用这个词的话)。同时，TrackPoint不受环境的影响，而且由于TrackPoint在键盘内部，所以在使用的时候手可以不离开键盘，腕托的空间也能更大一些。
& & 不过TrackPoint的缺点可能给人印象更加深刻，那就是尽管在熟练用户的手中，TrackPoint非常好用，但对于不熟悉的人来说，让这个小红点听话可当真不是一件容易的事。而且值点杆的头部要经常更换，虽然不值多少钱，但也很让人烦。
& & TouchPad和TrackPoint谁优谁劣，从它们诞生的那一天就在争论不休，其拥护者更是针锋相对。其实这两款产品各有各的优缺点，谁也难以取代谁。不过从近年来的发展趋势来看，TouchPad已经在渐渐成为笔记本鼠标的主流，当初两大TrackPoint支持者之一的东芝公司已经开始全面采用TouchPad，而其他那些本来就是TouchPad支持者的厂商如SONY等更是只在超小型的机器上才会使用TrackPoint（因为实在放不下一个TouchPad了）。就连TrackPoint的发明者IBM也在最新的主打机型T30上采用了TrackPoint和TouchPad的双鼠标设计。
& & 这种变化其实也很正常，毕竟现在的笔记本用户已经不是当初的那些专业用户了，越来越多的个人用户和非专业用户成为笔记本的使用者。尽管TrackPoint的定位性能可能更好，但你不能指望一台需要长时间适应的电脑能够博得非专业用户的欢心的。
& & 最后一种要介绍鼠标，就是笔记本专用的外置鼠标。
& & TouchPad也好，TrackPad也罢，都不过是外置鼠标的便携替代品，真正遇到要求高的场合例如作图或是游戏全都得抓瞎。所以对于笔记本用户来说，外置鼠标仍然是不可缺少的。
& & 在二、三流的鼠标厂商中，一直以来都有一种错误认识，以为只要把一个好的台式机鼠标按比例缩小就是一个好的笔记本鼠标了，这样做的产品市场上并不罕见，但其实这样的想法真是有够简单——台式机鼠标的外形是参照整个手掌持握而设计的，而对于笔记本鼠标来说，真正用来持握鼠标的只有前半个手掌甚至几个手指，这样的外壳能是一样的吗？
& & 简单的说，对于笔记本鼠标来说，有下面几点要点是值得注意的：
& & 1、“人体工学设计”的，全是烂鼠标！这并不是说笔记本鼠标就不需要人体工学设计了，而是指的所谓的“人体工学”笔记本鼠标根本不是针对手指持握的状态设计外形，而只不过是将台式机鼠标的人体工学外形原样缩小，这样的设计非但不能有人体工学的效果，反倒形成了极为别扭的姿势；
& & 2、各种鼠标体细长的所谓“笔记本专用外形设计”，全是烂鼠标！用手摆个样子就能知道，这种别别扭扭的把拇指和无名指缩在食指和中指之后的姿势怎么能自然？
& & 3、对于小尺寸的笔记本鼠标，由于只有四个手指持握鼠标，所以其外形应该是较短而宽的形状，不必强求流线化。而其前后宽度不应有太大的差异，使四个手指的持握压力不会有大的区别。同时侧部应预留手指的握槽以在只有手指持握的情况下增强其稳定性。微软的“光学迷你鲨”是小尺寸笔记本鼠标外形设计的优秀代表产品。
& & 4、对大尺寸的笔记本鼠标，由于持握部分包括了部分手掌，所以鼠标后部的宽度与高度应有明显增加，这样，在鼠体不大的情况下，才不至于有手掌部分悬空的感觉。罗技的“迷你旋貂”是此类产品的代表产品。
& & 同时，笔记本外置鼠标的鼠标线应该能在一定范围内调节，这才有助于在不同情况下使用的方便性。其实一个简单的办法就是使用与笔记本电源线类似的自带捆绑电线。只是迄今还没有见过这样的产品。
& & 总结：
& &以上，我们介绍了传统鼠标的各项方方面面，解释了鼠标技术中的诸多误区。但现在的鼠标发展主流已经转移到了光学成象式鼠标上面，而对于这项新技术，由于使用的时间不长，在用户中形成的误解更多。为此，在下面，我们将专门来介绍光电鼠标的一切。
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轻舞飞扬的金手指——鼠标与键盘的世界（四）光电鼠标篇
类型:技术 作者：DEBUG 日期： 18:52:44 来自：
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本文原载于《电脑高手》2003年2月
& && & 光电鼠标篇
& && & 光学成象式光电鼠标是继光机式鼠标发明之后，鼠标技术的最大发明，而它也以独特的优势在很短的时间内将光机式鼠标挤出了绝大多数鼠标市场。所以，对于这样一个重要的发明，我们单独用一章来进行详细的阐述。
& && & 光电鼠标的历史
& && & 第一代光电鼠标也就是传统的需要使用光电反射板的光电鼠标，虽然同是光电鼠标，但是它的原理和机电式鼠标其实是一样的，都是使用两组光电管获得横纵两向上的移动信号，只不过是将栅轮换成了带有栅格的垫板而已。和现在的光学成象式鼠标有本质的区别。
& && & 1991年，罗技公司开始研究使用最新的光电成象技术制造光学成象式定位引擎，其结果就是前面所述的Marble定位技术。不过此时由于前面所述的，其光电扫描电路扫描速度慢、成象尺寸小、所以还只能用在轨迹球这种对速度要求不很高的设备上。但其技术原理成为后来的光电成像引擎的共同原理。
& & 1999年，微软与安捷伦公司合作，推出了一种名为Intellimouse Explorer的鼠标，它使用了一个名为IntelliEye的定位引擎，这是世界上第一个光学成象式鼠标引擎，它的高适应能力和不许清洁的特点成为当年最为轰动的产品，被多个科技评选评定为1999年最杰出的科技设计之一。不过在光学成象技术尚不完全成熟的当时，其成本与价格也都是极为额高昂的。笔者当年购买的价格接近100美元之高，这是今天只有100多元人民币的价格所不可想象的。
& & 在很长的时间里，一直只有微软公司生产此类产品，但既然技术已经成熟，那么其他厂商的跟进也就只是时间的问题。
& & 2000年，罗技公司也推出了同类的鼠标产品，它所使用的引擎是安捷伦公司所独立推出的光学成象引擎，在产品细节特别是DSP分析处理上有所差异，但基础指标都是一致的。同样是1500次的刷新频率、400CPI的精度和16X16的CMOS尺寸。
& & 这一代产品是光学成象式引擎的第一代产品，它们拥有一些现在已经众所周知的缺陷——只有1500Hz的刷新频率导致快速移动时指针会丢失；400CPI的精度仍然相对机电式鼠标有一定的差距；CMOS尺寸太小导致对采样表面的适应性达不到宣传中的效果，不仅对镜面表面的适应力很差，而且对花纹表面的适应性也很不理想。
& && & 2001年，安捷伦和微软各自推出了自己的第二代光学成象引擎。首先推出产品的是安捷伦，安捷伦在CMOS和DSP引擎都没有重大变化的背景下，通过对引擎光学部分的重新设计，将引擎的CPI值提升到800CPI，同时将刷新频率提升到Hz。不过由于重要的刷新频率和CMOS尺寸两大指标变化不大，所以在第一代光学成象引擎基础上的提升并不明显。为了弥补移动速度和表面适应性的缺憾，罗技公司在2002年初推出了含有两个光电头的极光飞貂鼠标，但这仍然只是权宜之计。所以在安捷伦的宣传中也没有对这第二代产品大肆宣传，只是无声无息的取代了第一代引擎。
& && & 2001年底，微软公司在与安捷伦停止合作以后，独立推出了第二代IntelliEye引擎，与前一代引擎相比，它的改变是极为重大的——微软重新设计了CMOS和DSP算法，将刷新率提升到前所未有的6000Hz，同时，将CMOS尺寸提高到22X22，从而一举解决了光电鼠标存在的指针丢失和采样表面适应性差的问题。同时将全部的控制电路整合到了同一块芯片上，大大提高了系统整合度，增强了电路设计的方便性和可靠性。不过第二代IntelliEye引擎的光学部分并没有重新设计，其CPI仍然为400CPI。但是之所以这样，并不是因为微软的技术做不到，而是在这个问题上微软与安捷伦／罗技有不同的认识，这一点我们在介绍其参数含义时将会讲到。
& && & 2002年下半年，安捷伦公司终于推出了它和罗技公司合作一年推出的新一代光电引擎——MX光学引擎。在保留上一代引擎的800CPI精度的前题下，MX引擎将像素处理能力提升到前所未有的470万／秒，同时将CMOS尺寸大为提升（一种传言为30X30），这样使得它取得了超过一切原有光学引擎的性能，同时在综合性能上已经不亚于传统的光机鼠标，成为历史上第一款完美的光学引擎。关于这种引擎的详细说明和测试，在本刊2002年11期杂志上有对罗技MX引擎系列数表的测试说明。
& && & 发展到MX光学引擎，光电鼠标的引擎设计已经基本定型，但是完善的引擎又带来了其他设计上的瓶颈。
& && & 光电鼠标的结构和原理
& && & 光电鼠标在主体结构上与传统的光机鼠标是一样的，所不同的就是它的定位机构。
& && & 光学鼠标的定位机构也就是所说的光电引擎，它由三个主要的子系统组成：
& && & IAS系统，即成像系统（Image Acquisition System），这是光电引擎的的核心部分，也是决定光电引擎性能的主要系统，各代光电引擎几乎全是在IAS系统上进行的改进。同时，这也是光电引擎上唯一一个光学电子系统，结构最为复杂；
& && & DSP系统，即信号处理系统（Digital Signal Processor）。这是将IAS系统生成的图像进行除噪与对比分析，得出位移数据的系统，是光电引擎中的主要运算部件。DSP的算法效率决定了光电引擎的数据处理能力，IAS引擎能提供的扫描数据越多，就越是需要高效率的DSP能力；
& && & SPI系统，即接口系统（Serial Peripheral Interface）。这是光电引擎上最传统的系统，它的作用就是将DSP系统生成的位移信号和按键系统的按键信号进行编码然后传输给电脑。在安捷伦引擎上，SPI系统就是如光机鼠标一样的独立芯片。而微软引擎则将它与IAS中的电子部分、DSP系统整合到了一块芯片上。
& && & 由于光电引擎没有机械部分，所以它的重量要小与各种机电鼠标结构，为了使重量符合传统的需求，所以一般在光电鼠标内部上壳处后部都会安装一块用于配重的铁块以保证稳定。
& && & IAS系统是三个系统中最核心也是最复杂的。它一般由三个部分组成：光源部分、纯光学部分、光学电子部分。
& && & 光源部分的作用是为了CMOS的成象提供一个稳定可靠的光源。它一般由IAS系统后部的一个高亮度LED和一组光学管道以及与采样表面呈30度角的聚光透镜组成，可以在成象镜头下方的采样表面上形成强烈的照射光。这样在粗糙的漫反射表面上就会形成有阴影的对比度强烈的影像，成为DSP判断移动的依据。为了节省电能，一般来说光电引擎都具有自动节能功能，当DSP长时间没有测出移动时就会将LED转为低发光状态以节省电力。
& && & 光源LED的选择与光电鼠标的“色盲”现象
& & 一直以来，在很多人的心中都有一个疑惑——为什么几乎所有的光电鼠标的LED都是红色的？
& & 其实，往往正确的答案就是最简单的答案——选择红色原因就是因为红色的高亮度LED是最成熟和最便宜的！
& & 由于红色的高亮LED最早问世，所以它的成本要比其他颜色的更低，而且其制造材料发展成熟，使得红色高亮LED的使用寿命最长。而光电引擎的成象是单色的，无论什么颜色的光源都不会产生影响。在这种情况下，除了少数厂商为了制造卖点以外，大多数厂商当然会选择红色的产品了。
& & 但使用红色LED也带来一个问题，由于有色光在不同颜色表面上的反射率并不一致，这就导致光电鼠标在某些颜色表面上由于光线反射率低导致DSP不能识别的“色盲”问题。
& & 要根本解决这个问题，只能从根部入手，提高DSP的分析能力，但目前的光电引擎除微软自己以外，几乎所有的厂商都采用的安捷伦设计，其DSP算法完全一致。但在DSP相同的情况下，有些产品却没有这样的“色盲”问题，这是怎么回事呢？
& & 其实原理非常简单——既然是光线反射率低带来的识别失败，简单的加大光源功率不就成了？就象旧光驱调大激光头的功率来提升读盘能力一样，换用更大功率的发光二极管——答案就是这么简单！
& & 光电鼠标的光学部分主要就是指的它的成象透镜，由于是近距成象，所以这是一个高曲光率的透镜，其制造材料一般是有机玻璃。
& & 光电系统就是IAS系统中的CMOS传感器，它是一个由数百个光电器件组成的矩阵，镜透镜成的采样表面像就在CMOS上转换为矩阵电信号，然后传输至DSP进行处理。
& & 而光电引擎的工作原理，简单说起来就是：光源照亮采样表面，生成对比度强烈的待采样影像——通过透镜在CMOS上成象——CMOS将光学影像转化为矩阵电信号传输给DSP——DSP将此影像信号与存储的上一采样周期的影像进行比较，寻找相似点——如果发现存在移动，就发送一个位移距离信号到SPI，否则就什么也不做——继续下一个采样周期。
& & 而SPI则对由DSP发来的位移信号进行整合处理，按鼠标接口采样频率将每个接口采样周期内积累的位移信号统一计算后输出到鼠标接口，然后再清零准备接受下一个周期的数据。
& & 由于光学成象式光电鼠标的工作原理和传统鼠标有很大的不同，所以它的参数与传统鼠标相比也有很大的差别，我们下面就来看一看。
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光电鼠标的参数
& & 与光机式鼠标一样，CPI也是光电鼠标的一个重要指标。不过对于光电鼠标的CPI，一直以来都有一种误解，例如当初在某个著名网站上曾有过的争论——为何安捷伦二代引擎比微软二代引擎的CMOS尺寸小，其CPI反而更高？
& & 其实我们想一下就很容易明白了，光电引擎的成象其实就象是显微镜照像，其CPI水平就相当于照像的细节清晰度。那么——显微镜照像的清晰度会和照片的尺寸有关系吗？当然不会，它只会取决于显微镜的放大率，就算你把底片换成只有原来一半大的，也只会使得原来照片上的一些东西照不出来了，但照片的细节也不会变得更清晰或更模糊。
& & 所以，上面的问题也就一点也不奇怪了，因为光电鼠标的CPI与CMOS的像素数毫无关系，它完全是由透镜的曲光率决定的。
& & 同样，提高透镜的曲光率就可以提高鼠标的CPI数值，但是这种提升是有限制的，因为在CMOS尺寸不变的情况下，CPI越高，能够成像的范围就会越小，这样对下面我们将要提到的各项参数的要求也就越高。同时，由于光电引擎的成象是单镜头近距成象，所以它的图像实际为鱼眼图像，透镜曲光率越是提升，其图像变形和像差也就越严重，最终其图像就会变得毫无用处。所以除非对其光学结构作出大的调整，否则很难期望光电鼠标的CPI达到与高CPI机电鼠标相当的水平。
& & 采样频率：
& & 这是光电鼠标独有的参数，它代表的是CMOS每秒钟对采样表面“拍照”的次数和DSP相应的每秒运算处理能力。
& & 早期的光电鼠标，存在着高速移动鼠标时，就会出现鼠标指针不动甚至满屏幕乱飞的情况，出现这种情况，其道理也很简单，就是因为当鼠标高速移动时，很可能会出现CMOS接连两次拍摄的图像中没有任何共同采样点的情况，没有共同的采样点，当然也就无从比较移动的方向，就好像一个人在长途汽车上睡觉醒来不知身在何方一样。这样DSP当然无法正常处理，从而产生大量的错误信号。
& & 解决这个问题的一个主要方法就是提升“拍照”的速度，“连拍”的速度越快，就越能在鼠标移出上次拍照的地区之前拍下下一张照片。微软的第二代IntelliEye引擎就一举将采样频率由1500Hz提升到了6000Hz，彻底解决了这个问题。
& & 但是，从严格意义上说，只谈采样频率其实是不科学的，这也就是为什么光电引擎的原始设计者安捷伦公司现在已经不使用这个参数的原因，而道理就在下面。
& & CMOS像素数：
& & 罗技最新的MX系列鼠标采样频率不及微软的鼠标（其实际采样频率应该在5000Hz左右，曾有的8000Hz传言被证实为谣言），但它们的最大移动速度却比微软鼠标更强？为什么？
& & 因为要保证在高速移动鼠标下不出现相联两次采样下无共同采样点的情况，除了加快“拍照”速度以外，还有另一种方法，就是增大“照片”的尺寸。只要能够一次得到足够大范围的特征点，那么少“拍”几张也没什么大不了。
& & MX光电引擎就是依靠比微软更大的CMOS像素数取得了同样的效果，但提高CMOS像素数的意义并不只在于此。
& & 前面说过，提高光电鼠标的CPI会缩小成象的范围，而成象范围的缩小又会减小采样的面积，这样为了防止指针失灵，就必须用两种方法来减小它的影响，即提升采样频率或是增大CMOS尺寸，而后者显然比前者在技术上容易得多。
& & 老的第一代光电鼠标产品还存在着对表面适应力的问题，它们无法在镜面和透明材料上使用，同时也无法在具有复杂的花纹的表面（如木纹表面）上准确定位，而且还时不时的存在指针莫名其妙的抖动的问题。
& & 之所以出现这种问题，还要从光电引擎的DSP对于图像的分析说起。
& & DSP系统之所以能够对前后两张图片作出准确的判断，除了DSP本身的模糊运算能力之外，更主要的还是依赖特征点的取样，越是能够取得更多的准确的特征点，就越是能够作出准确的判断。在透明表面和镜面上不存在可以使用的特征点，而复杂花纹表面的特征点重复性太强，也难以作出准确的判断。而在特征点不足的情况下，任何外界的影响如光照变化等都会引起“蛇影杯弓”的反应，从而引发自动的抖动。
& & 要提高特征点的数量，有两种途径。一是提升引擎的CPI,CPI越高，对采样表面的细节分析就越透彻。但是正如前面所说的，单一提高CPI乃是一把双刃剑，带来的副作用也是很大的，而且对CPI的提升其实反倒会影响对细密的重复性表面的识别能力。那么可选的方法也就只剩下了一种，那就是提升CMOS像素数，“能拍的照片”越大，可采用的特征点当然也就越多。
& & 所以，新一代的光电引擎全都提升了CMOS像素数，其中微软的第二代IntelliEye引擎提升到了22X22，而安捷伦的MX引擎则提升到了30X30（推算）。
& & 像素处理能力：
& & 正因为传统的采样频率已经不能说明光电引擎的实际性能，所以罗技和安捷伦已经废除了这个参数，将其与CMOS尺寸、DSP处理能力结合，整合为“像素处理能力”这个指标。代表其光学引擎的综合采样运算性能。应该说，这个参数是非常科学的。
& & 目前，安捷伦MX引擎的像素处理能力是最强的，为470万／秒。微软没有使用这个参数，但估算其第二代IntelliEye引擎应该约为300万／秒左右。其他的老式引擎当然就更低了。
& & 最大速度＆最大加速度：
& & 像素处理能力虽然十分科学，但毕竟不很直观，所以将其与CPI参数相结合，可以派生出最大速度和最大加速度两个参数，它们代表了鼠标在移动中不会出现误移动的最高速度和可以被识别的最大加速度。
& & 根据实验，人手在使用鼠标时，最高的移动速度约为30”／s，但早期的光电鼠标可以承受的最大移动速度只有15”／s，这也就难怪它会到处乱跑。而微软第二代IntelliEye引擎的最大移动速度达到了37”／s，MX引擎则高达40”/s，最大加速度达到了10g，所以它们都不存在这些问题了。
& & 接口速率：
& & 在这个指标上，光电鼠标和传统的鼠标并无不同，之所以要在这里单独提出来是因为关系到微软IntelliEye为什么只停留在在400CPI上的问题。
& & 首先，要做到更高的CPI数值，其实只是设计更高放大率的镜头的问题，所以IntelliEye引擎只采用400CPI是与其光电处理能力无关的。
按照前面我们介绍接口速率时所述的，USB接口对于鼠标移动参数的最大传输速率是有限制的。也就是说，每秒钟最多传输移动127X125点的记录。这样，要达到最大40”/s的速度，则CPI不能超过400。
按照微软的看法，要作到400CPI以上的分辨率而又不影响移动性能，只能通过在高速移动时丢弃某些采样数据来做到，换句话说，也就是在高速移动时，实际CPI达不到理论的最大值。所以微软认为与其在最需要高CPI的高速运动中达不到理论值，还不如根本不考虑提升CPI以换取在其他方面的性能。
对于此观点的正确性，笔者难以给予评价，但至少说明微软迟迟不肯在光电引擎上加入高分辨率设计，也是有所考虑的。
罗技极光飞貂，双光头的“独生子”
& & 罗技极光飞貂，是光电鼠标中独一无二的双光头鼠标，它使用了和其他安捷伦引擎所不同的SPI芯片，两个第二代安捷伦IAS/DSP处理器。通过将两个SPI芯片交替运行来获得更高的处理速度。但在实际使用中，它仍然达不到单一高速引擎的性能。但由于两个光头采样在不同的采样位置上，所以尽管CMOS没有变化，但极光飞貂对于采样表面的适应性要比同时期的单光头光电鼠标来得好，但在高重复性表面上，大尺寸CMOS仍然会来的更好。
& & 随着新一代MX引擎的出现，光电鼠标引擎已经非常成熟，所以双光头这种权宜之计很可能也将成为历史上独一无二的“怪胎”。
& & 光电鼠标的附属用品
& &在光机鼠标时代，可能也没有人想到过，鼠标的附属用品居然也能成为一个大产业。
& & 鼠标垫：
& & 在光机鼠标时代，鼠标垫就是一种重要的物品，从最廉价的纸质鼠标垫到最高档的皮质鼠标垫，应有尽有。不过从没有像今天一样，鼠标垫竟能卖到比鼠标更贵的价格。
& & 在光学成象式光电鼠标早期，流行的说法是这类鼠标不需要鼠标垫，而厂商所打的卖点之一也就是这个“能在几乎所有表面上使用”。不过人们很快就发现，光电鼠标同样有对移动表面的要求，甚至，它的要求还要更复杂一些。
& & 首先，光电鼠标使用的鼠标垫应该有和传统鼠标垫一样的移动性能，因为就算没有鼠标球的要求了，鼠标垫脚对于鼠标垫摩擦性能的要求依然存在。
& & 其次，除了表面摩擦性能之外，光电鼠标还增加了光学性能的要求——光电鼠标使用的鼠标垫应该具有纯色的理想漫反射表面。因为它同时要求具有足够的特征点密度和良好的光学一致性。这样才能得到平滑定位的效果。
& & 镜面类的光面表面或对光吸收力强的表面是不行的，因为它们不能提供足够高的特征点密度，杂色表面也是不行的，因为它不能提供良好的光学特性一致性。
& & 所以，IceMat，1030等高档鼠标垫也就应运而生，它们的手感和物理特性各不相同，但一个共同的特点就是都符合上面的机械性能要求和光学性能要求。
& & 但其实，这些鼠标垫的真实成本并不高，而且，任何符合上面的两点要求的平面其实都能取得同样的效果。
& & 如IceMat之类的致密漫反射表面存在一个有趣的现象，就是一些早期的光电鼠标在上面的性能不升反降，就算有800CPI的分辨率也无济于事。其实它的道理也很简单，因为这类表面上的光学一致性太高，固然取得了更平滑的效果，但如果采样范围不够大的话，其特征点区别就不够明显。早期的光学引擎其CMOS成象尺寸太小，不能得到足够多的特征差异，就算有800CPI的分辨率也无济于事，因为这和CPI根本没有关系。
& & 鼠标贴脚：
& & 本来在传统上，并没有这个东西，但随着IceMat等鼠标垫的问世，由于其磨砂表面硬度太高，导致鼠标垫脚的磨损速度大幅度增加，所以这种一次性的润滑贴脚也就成了新兴的耗材。
& & 从使用的效果来看，即便不考虑鼠标垫，使用这些贴脚也是会带来好的影响的，所以也难怪它们会成为游戏高手所必备的东西。只是这种产品当真是名副其实的极度暴利——其实这不过是截成小块的工业胶带，其原来的价格一米也只有几十元，而在被切成垫脚大小的小块之后，价格竟然翻了几十倍！
& &与发展了近20年的光机式鼠标相比，光学成象式光电鼠标短短4年的发展时间还是太短了，在很多方面，它仍然不能被认为是成熟了。但MX光学引擎的问世，使我们觉得其核心技术的发展已经准备进入一个平台期，那么，下一步所应该考虑的除了继续简化设计降低成本以外，更多的应该考虑核心技术以外的东西了。以罗技鼠标为例，尽管在功能和硬指标上已经提升了不知多少，但至今其光电鼠标还没有哪一款在手感上比得上当年的光机鼠标王者——罗技银貂。毕竟硬指标只要达到一定的程度，用户就不会再关心它的继续提高而会去为其用户界面的问题操心了。
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轻舞飞扬的金手指——鼠标与键盘的世界（五）键盘篇上
类型:技术 作者：DEBUG 日期： 18:52:56 来自：
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本文原载于《电脑高手》2003年2月
& && & 键盘是电脑最主要的输入设备，20多年前，中国的首代个人电脑用户入门的时候，老师几乎都是把键盘作为设备的代表来介绍的。但是对这个朝夕相处的伙伴，大多数电脑用户的了解却根本不能与主板、CPU等相比，有一定水平的电脑发烧友都能说出CPU或是主板的结构，但又有多少人能说清键盘里面是什么样子呢？
& && & 键盘的历史
& && & 电脑键盘是从英文打字机键盘演变而来的，当它最早出现在电脑上的时候，是以一种叫做“电传打字机”的部件的形象出现的。
& && & 纸带打字机和卡片打字机
& & 实际上，比电传打字机更早的年代，键盘就已经出现在电脑附属设备上了，在电脑还是能够占满一个大厅的年代里，主要的电脑输入设备就是穿孔纸带和穿孔卡片，这些纸带和卡片当然不可能是人手一点点穿出来的，它们是使用专用的“纸带穿孔机”和“卡片穿孔机”来穿出的，而在这两种机器上也都有一台很像普通打字机的电动打字机作为输入设备。只不过相对而言，这两种设备都不是电脑的一部分，这点是和电传打字机不同的，所以我们不把它们作为电脑键盘发展史的一部分。
& && & “电传打字机”是在键盘＋显示器的输入输出设备出现以前电脑主要的交互式输入输出设备， 你可以把它想象成一个上盖带有键盘的打印机，用户所打的字和电脑输出的结果都会在键盘前方的打印输出口上打印出来。
& && & “电传打字机”是大型计算机（MAINCOMPUTER）和小型计算机（SMALLCOMPUTER）时代最主要的电脑交互式输入输出设备。70年代中期以后，随着显示器设计的成熟，电传打字机就逐渐退出了电脑的世界，而键盘则从从摆脱出来成为了独立的一种设备。
& && & “电传打字机”的键盘没有今天电脑键盘那么按键和那么多功能，实际上它几乎和全尺寸的打字机键盘是一样的，电木塑料下面是机械的按键结构，这种设计也为初期的电脑键盘所继承。
& && & 在这个时期，由于个人电脑的体积还很小，所以流行的设计是将键盘直接作在主机上，著名的APPLEII系列电脑就是这样的结构。但随着IBM PC开始将当时还很庞大的硬盘引入到个人电脑上，在80年代中期，独立的键盘成为主流的设计。
& && & 早期的键盘几乎都是机械式键盘，准确的说是机械触点式键盘，这种键盘使用电触点接触作为连同标志，使用机械金属弹簧作为弹力机构。这种键盘的手感硬、按键行程长、按键阻力变化快捷清脆，手感很接近打字机键盘，所以在当时很受欢迎，直到今天仍然有相当一部分人十分怀念这种键盘的手感。
& && & 但是，机械触点式键盘最大的两个缺点是机械弹簧很容易损坏，而且电触点会在长时间使用后氧化，导致按键失灵。所以在90年代以后，机械触点式键盘就逐渐退出了历史舞台。
& && & 一开始，取而代之的是电磁机械式键盘。电磁机械式键盘仍然是一种机械式键盘，但它与机械触点式键盘不同的是，它并非依靠机械力将两个电触点连通，而是将电触点封闭在一个微型电位器里，在按键下部则放置一个磁铁，通过磁力来接通电流。
& && & 与机械触点式键盘相比，电磁机械式键盘的使用寿命强了很多，但是仍然没能解决机械式键盘所固有的机械运动部分容易损坏的问题，所以电磁机械式键盘没能在市场上生存多久，很快就被80年代后期出现的非接触式键盘取代了。
& && & 所以非接触式键盘，是与此前的各种“接触式键盘”相对而言的，与“接触式键盘”不同的是，它们并不是依靠导电触点的机械式连通来获得按键信号的，而是依靠按键本身的电参数变化来获得按键信号。由于不需要触点的机械接触，所以它的使用寿命就能强很多。
& && & 主要的非接触式键盘有电阻式键盘和电容式键盘。其中电容式键盘由于工艺更加简单成本更低所以更受到普遍应用。与机械式键盘相比，它最大的两个特点是使用弹性橡胶制作的弹簧取代了机械金属弹簧，同时由机械键盘的电连通转为通过按键底部和键盘底部的两个电容极板距离的变化带来的电容量变化来获得按键的信号。
& && & 与机械式键盘相比，电容式键盘的手感有了很大的变化，变得轻柔而富于韧性，这种手感一直延续到今天，成为目前键盘的主流设计手感，这也就是为什么很多文章说现在的键盘都是电容式键盘的原因，但其实这种手感并不来自电容式的结构而来自橡胶弹簧对机械金属弹簧的取代，这不是电容式键盘之所以为电容式键盘的原因。
& && & 电容式键盘由于其原理，所以每一个按键都必须做成独立的封闭结构，这样的键盘也被分类为“封闭式键盘”。
& && & 对于大多数键盘文章，讲到电容式键盘也就告一段落了，但是其实他们的错误也正在于此，为什么？这里先卖一个关子，当我们讲到键盘的结构时再继续。
& && & 键盘的键位设计
& &一款键盘的键位设计包含了两个概念，一是主体的英文和数字键位设计，二是各种附属键位设计。
& & 最通常的英文与数字键位设计方案就是俗称的“QWERTY”柯蒂键盘。这是Christopher Latham Sholes于1868年发明的键位方案。
& & 总所周知，柯蒂键盘主要的设计目的就是使击键的速度不至太快。不过在很多文章中的说法有一个小小的错误，这就是——柯蒂键盘的键位设计并不是要“使击键的速度不至太快导致卡住”，而是“在不至卡住的前提下尽量提高打字速度”。
& & 这两种说法中有一个微妙的差异，这就是说，减慢打字速度不是最终目的，QWERTY键盘并不是在一味的减低速度，它固然有把ED这样的常见组合放在一个手指上的减低速度设计，但也有很多诸如ER这样的加速组合键位。
& & 实际上这样设计的根本原因在于机械式打字机的结构，其铅字杠杆的结构决定了当两个位置接近的铅字同时按下的时候就会卡死，但相对的两个相距较远的铅字就不会发生同样的问题，相信有过英文打字机使用经验的人应该都会有所体会。
& & 在柯蒂键盘上，一些常用的字母被放在无名指、小拇指等位置上，这一向被认为是用小拇指等的不灵活性来减低速度，但这种说法没有考虑到机械式打字机的实际情况，食指固然是最灵活的，但食指键位上的按键也是最容易卡死的，所以将常用字母放在边缘以保证在高速打字时不会卡死也就是理所当然的。
& & 所以说，设计柯蒂键盘的最终目的并不是为了单纯的减低打字速度，事实上，柯蒂键盘的设计方案恰恰是为了提高打字速度，只不过是“在不会卡死的情况下尽力提高打字速度”。
& & 进入20世纪以后，机电打字机发明使得机械式打字机的铅字臂卡死不再成为一个重要的问题，众多的高速打字键盘也就应运而生。其中最著名的也就是DVORAK德沃拉克键盘。
& & 德沃拉克键盘是August Dvorak教授在1930年设计的键位方案，由于不再考虑按键的机械结构问题，所以按键排布完全按照理想化的击键率分布设计。手指运动的行程比柯蒂键盘要小得多，平均打字速度几乎提高了一倍。不过正如很多事情一样，习惯的力量是难以抵挡的，德沃拉克键盘至今只是在极少数专业场合使用。不过对于想试试的人来说，可以尝试一下Windows里自带的德沃拉克键盘方案。
& & 非英文键盘方案
& & 各种语言的键盘基本都是在英文键盘的基础上改变而成的，大部分键的排列方式都和英文键盘相差不远，只有一些细微的差别，例如英国键盘上的美元符号变成了英镑符号，而德文键盘上的子母Y和Z互换了位置。
& & 各种远东语言键盘在英文按键部分则与不标准的美式英文键盘没有什么大的不同，但在一些附属按键上则有明显的区别。对于中国用户来说，最容易见到的非美语言键盘可能就是二手市场上常见的日文键盘了，与标准的英文键盘相比，它的大部分按键都是一样的，但在一些标点符号上却有明显的位置差异，从而导致在英文系统中使用一些标点的时候出现按键的标识和实际内容对应不上的情况。
& & 键位设计的另一个概念就是附属键位的设计，从最早的IBM PC 83键盘到现在主流的108键Windows98键盘，已经更新了几代，但总体上并没有根本性的变化。虽然其中有一些诸如紧凑型的设计，但从市场反应来看是不成功的。由此可见，目前的键盘键位设计经过了多年的实践检验，已经是非常成熟的理想设计。
& & 弄巧成拙的十字方向键设计
& & 所谓的十字形方向键，指的就是键盘上的独立方向键呈十字形排列，这种设计最初是为了在形象上更为接近传统的83键盘设计，但实际的效果却相当的差。
& & 最早的十字形键是微软第一代人体工学键盘上使用的，但随后就成为这一代名品上被人骂得最多的设计，十字形的键位看起来很好看，但实际使用一下就会发现这种按键设计手指会别扭的挤在一起，无论在日常使用还是在游戏中都极不方便，特别是在赛车游戏中几乎没法玩下去。所以微软在此后的第二代产品中又改回了原来的设计。
& & 不过可笑的是，始作俑者微软自己都已经不用十字形方向键了，但近来一些国内的厂商却又把这种弄巧成拙的设计拾了回来，还作为特色设计之一来大肆宣传。强烈建议大家对此不要考虑，否则买回来就有够受的。
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键盘的结构
& &前面，我们提到了，现在的键盘其实并不是真正的电容键盘，那么现在的键盘属于哪一类呢？还是让我们拆开一个键盘来看一看。
& & 从照片上我们可以看到一个普通的超薄型键盘，拆开后背的螺丝以后，可以将键盘拆成如图的几个部件。
& & 首先是键盘和上盖板和嵌在其中的每个按键的键帽，这是用户所主要接触的部分。
& & 在上盖板以下，是一块橡胶薄膜，在每个按键的位置上有一个弹性键帽，这个部件就是键盘的主要弹性元件，一款键盘的手感主要就是由这个部件的性状和材质决定的，因此其形状设计和橡胶成分都是各大键盘厂商的机密。需要指出的是，并不是所有的厂商都使用这样的一体式橡胶薄膜，某些厂商如明基在某些键盘上习惯于每个按键都使用单独的橡胶弹簧，这样的设计更有利于保持每个按键手感的统一，但生产工序更为复杂一些。
& & 在橡胶薄膜以下，是三层重叠在一起的塑料薄膜，上下两层覆盖着薄膜导线，在每个按键的位置上有两个触点，而中间一张塑料薄膜则是不含任何导线的，将上下两层导电薄膜分割绝缘开来，而在按键触点的位置上则开有圆孔。
& & 这样，在正常情况下，上下两层导电薄膜被中间层分隔开来，不会导通。但在上层薄膜受压以后，就会在开孔的部位与下层薄膜连同，从而产生一个按键信号。
& & 由此可见，现在的键盘实际上是一种接触式键盘，尽管外形大相径庭，但实际上它的基本原理和机械触点式键盘是一样的，依靠机械性的导电触点连同来产生按键信号。根本不是电容式键盘。
& & 实际上这种键盘的真正名字叫做“薄膜接触式键盘”，是一种机械接触式键盘。它和机械触点式键盘一样，有寿命短易损坏的问题，但是由于橡胶弹簧取代了金属弹簧，所以它的手感比机械触点式键盘要好而接近于电容式键盘，而且寿命虽不及电容式键盘，但比机械触点式键盘要长得多。
& & 真正的电容式键盘依据的是非接触式的电容导电触发原理，所以电路结构比薄膜接触式键盘要复杂得多，而且电容式键盘的每个键都使用的是封闭式结构，其整体成本要远远高于开放式的薄膜接触式键盘。所以现在除了少数高档特种键盘以外，其实已经没有真正的电容式键盘在卖了。
& & 目前的主流键盘除了薄膜接触式键盘以外，还有另外一种“导电橡胶接触式键盘”，它的特点是只有一层导电薄膜，在每个按键位置上有不连通的两个触点，而橡胶弹簧的下部则使用导电橡胶来制作，当按下的时候就会将两个触点连通。
& & 可以看出来，这种键盘的原理和计算器按键的原理是很接近的。实际上早在个人电脑的早期，这种设计就经常在一些超薄的膝上型电脑上使用。只是与薄膜接触式键盘相比，这种结构的寿命更短，所以现在除了在某些特殊用途以外，已经在逐渐消失中。
& & 在键盘的右上角，有一块与薄膜连同的电路板，这块电路板就是键盘的核心部分，从导电薄膜传来的导通信号会通过导线输入到电路板上的运算芯片，这块芯片会根据上下两条表面的导线编号通过芯片内部的一张按键排布表查找出对应按键的ASCII码，通过接口将其输出。
& & 这种通过查表获得按键编码的方式称之为“非编码式键盘”，相对的有“编码式键盘”，这种键盘的ASCII码是直接由每个按键的数字电路产生的。与非编码式键盘相比，编码式键盘的成本高，重定义困难，所以现在已经很罕见了。电容式键盘由于其工作原理，大都是编码式键盘，这也从另一个角度证明了现在的主流键盘并不是电容式键盘。
& & ASCII码
& & ASCII码，即“美国国家标准资讯交换码”（American Standard Code forInternational Interchange）的缩写。对于学过编程的朋友相信并不陌生，而对于没有学过编程的朋友，可能就有介绍一番的需要。
& & ASCII码是由ANSI X.3.4和ISO646两种早期的编码规格整合而来，在1970年由美国国家标准化委员会通过的编码规格，它规定了128个基础英文字符的二进制编码规则，如大写字母“A”的编码就是64，而空格的编码则为32。ASCII推出后逐渐取代了其他旧的编码成为电脑编码的统一标准，并被国际标准化组织ISO在80年代确认为国际标准。
& & 由于ASCII只规定了128个最常用的英文字符，所以随着电脑字符集的增长，逐渐出现了很多种在ASCII上扩充的编码方式，我们熟悉的Unicode编码就是其中较为复杂的一种，这是在标准的ASCII NO.5和ISO10646基础上开发的32bits编码方案。ISO10646是在ISO08859－1基础上开发的编码方案（ISO08859-1是在ASCII标准版ASCII NO.5上开发的256字符的标准扩展ASCII编码），包含了目前所有的电脑字符在内，但由于过于庞大，所以在此基础上发展了16bits的Unicode，其复杂度比ISO10646小了很多，但不包含一些非常罕见的的字符在内。
三种主流键盘的异同对比
& & & & 薄膜接触式键盘（市场的主流）& & & & 电容式键盘（淘汰中）& & & & 机械触点式键盘（已淘汰）
手感& & & & 轻柔富于韧性& & & & 轻柔富于韧性& & & & 硬而清脆
弹簧类型& & & & 橡胶弹簧& & & & 橡胶弹簧& & & & 金属弹簧
按键结构& & & & 开放式整体结构& & & & 密闭式独立按键& & & & 密闭式独立按键
信号生成原理& & & & 触点连通式（接触式）& & & & 电容脉冲信号导通式（非接触式）& & & & 触点连通式（接触式）
按键编码类型& & & & 非编码矩阵式& & & & 绝大多数为编码式& & & & 几乎全是编码式
成本& & & & 低& & & & 高& & & & 较高
寿命& & & & 长& & & & 极长& & & & 短
噪音& & & & 小& & & & 小& & & & 大
重量& & & & 轻& & & & 较重& & & & 重
在一些高档键盘，例如明基52M上，三层塑料薄膜下还有一层钢制的底板，这层底板是做什么用的呢？
& & 某些国内厂商，在宣传键盘产品的时候极力宣传“轻”、“薄”，其实对于台式机键盘来说，轻薄往往是以使用的性能为代价换来的。以这款金属底板来说，虽然不是必需的，但高档键盘几乎都有同样的设计，自然有它的道理。
& & 首先说，加重了底板重量后可增强键盘的稳定性，使得在使用中不会随便移动。不过更主要的原因在于在使用原来的塑料底板的情况下，底板会在按键的压力下产生微小的形变，由于底板不同位置的强度不同，所以不同按键会有微妙的手感差异。而当使用了钢制底板后就没有这个问题了。事实上，越是超薄键盘这一点就越发明显，因为其键行程短，作用在底板上的力会更大。一个典型的例子就是IBM的T系列笔记本被很多人认为手感比早期的TP600系列不升反降，其实与按键设计无关，问题就是出在T系列的键盘底板强度远不如TP600来的结实。
& & 键盘的防水设计
& & 防水设计对于键盘不是非常重要的性能，但对于高档键盘来说，一般属于必备的性能。
& & 防水设计，说起来很神秘，其实说穿了也很简单。首先，具有防水设计的键盘尺寸一般比普通的键盘大一圈，而其橡胶弹簧层也要大一些，在正常键位外还有一圈薄膜。而在底板上，除了底层的外壳底板外，还有一层金属或硬质塑料的内部底板，通过螺丝将内部底板和橡胶层连接为一个整体外壳，将所有的电路隔绝在这两层绝水外壳的内部保护起来。这样即便在键盘上浇上水，水也不会进入电路。
& & 为了将进入键盘的水排出去，还需要在键盘底板上开出排水口，并且在键盘内部留出排水的通道，这也就是为什么防水键盘的尺寸和厚度会大一点的原因。
& & 不过键盘的所谓防水设计，只是指的键盘在被水浇后不会损坏，但如果不把水弄干净就使用的话，性能肯定会受到影响。而且“防水”可不是“潜水”，如果把键盘完全浸入水中，它一样会伴随着一股焦糊味报销掉。
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轻舞飞扬的金手指——鼠标与键盘的世界（六）键盘篇下
类型:技术 作者：DEBUG 日期： 18:53:08 来自：
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本文原载于《电脑高手》2003年2月
& & 人体工学键盘设计
& &现代键盘中有一类叫做人体工学键盘，相信对于什么叫做人体工学键盘，这里不用做什么解释了。这种字面上的含义任谁都能背得出来，我们只想认真的探讨一下键盘的人体工学设计要点，因为尽管人体工学谁都在说，但从很多市场产品的情况来看，很多厂商和用户其实并不真的明白什么是键盘的人体工学设计。
& & 所谓“人体工学”也就是“人体工程学”的简称，简要的说，就是在设计工程产品的时候尽力考虑使用者的实际情形，尽量使人能够以人体最自然的姿态使用设备，以减少使用者的疲劳与不适，尽力减低设备对人体的损害，进而提高工作效率。这是从70年代问世，在80年代后期发展起来的用户界面设计思想。
& & 那么什么是人手的自然姿态？无数经验与实验证明，在人体保持正姿端坐时，手臂和手指在有依托状态下最自然姿态就是向内抱球的姿势。也就是双臂自然伸出放置在依托物上，两手腕相对前臂平直，双手手掌自然相对，手指放松蜷曲的姿态，很像是西方古代故事中巫师手抱水晶球冥思的姿势（其实不如说正是因为这个姿态最不易疲劳，才会成为适于冥思的型态）。
& & 那么来看看传统的键盘有什么样的缺点？首先说，平直的键位排列使得双臂不能自然放松，而要靠拢身体“夹起来”以保证手腕正对键盘；其次，由于所有的键都在一个平面上，这样双手的手掌就不能保持一个自然相对的姿势，而必须转动手腕使双手手掌都保持正面向下；第三，由于按键高于手腕，所以手指不能保持自然蜷曲下垂的姿势，而必须努力上举。传统键盘的三大缺陷使得很多打字人员患上了肩周炎等职业病。
& & 如此说来，最理想的键盘就应该是个球了？
& & 一点不错！实际上，80年代中期人体工学键盘在瑞典一家键盘厂问世的时候，它就是一个布满了按键的半球！只是这样的键盘虽然使用起来十分舒服，但实在太过惊世骇俗，令人难以适应，所以并没有普及开来。
& & 90年代中期，微软改革了传统的人体工学键盘设计，设计了自己的第一代人体工学键盘，从而奠定了现代人体工学键盘的设计标准。我们来看看它是怎么解决传统键盘的三大缺陷的——
& & 微软人体工学键盘的主键盘部}