Как выбрать игровую мышь в 2022 году
Как выбрать игровую мышь в 2022 году — инструкция от Delta GameМышь – то устройство, которое рядовые пользователи покупают наобум, выбирая по внешнему виду. Геймерам же такой подход не подойдет, им требуется игровая мышь, обладающая улучшенными характеристиками, широким функционалом и стильным дизайном. Та мышь, которая идеально ляжет в руку и позволит опережать соперников в любой игре. В данной статье мы разберем характеристики игровой мыши и как ее выбрать учитывая последние тенденции от производителей.
Тип сенсора – оптический или лазерный
Мыши делятся на два вида по типу сенсора – оптические и лазерные. Лазерная мышь может работать практически на любой поверхности, будь это тканевый коврик, глянцевая или стеклянная поверхность. Поверхность может быть неровной, жестких требований тут нет. Еще одним преимуществом лазерной мыши является ее низкое энергопотребление, поэтому практически всегда в беспроводных мышах используется лазерный сенсор.
И самое главное – лазерный сенсор обладает высоким разрешением, что означает более быстрой перемещение указателя.
Оптический сенсор менее чувствителен на пыльных или загрязненных поверхностях. В них не используются алгоритмы исправления движения или предсказаний, отключена аппаратная акселерация, за счет этого мышь с таким сенсором точнее двигается. Максимальная разрешающая способность такой мыши гораздо меньше, чем у лазерной.
Разрешение сенсора
Разрешение сенсора (DPI/CPI) является одной из основных характеристик мыши. Означает она следующее – чем выше разрешение, тем большее расстояние пройдет курсор на экране относительно расстояния, которое мышь пройдет на поверхности. Современные мыши достигают показателя в 16000 dpi, однако высокое разрешение не означает высокую точность. Зачастую с излишком хватает и 1600 dpi, а игроки в шутерах предпочитают и гораздо меньшие показатели, такие как 800 или 1200 dpi потому что это дает более высокую точность прицеливания. Высокий же DPI используется в играх жанра MOBA.
Поэтому не стоит гнаться за мышкой с максимальным разрешением, берите ту, что подойдет вам.
Максимальное ускорение и время отклика
Время отклика – параметр, показывающий время за которое сигнал придет от мышки к компьютеру. Чем меньше время отклика, тем лучше, в игровых мышках оно колеблется в пределах 1 миллисекунды. Максимальное ускорение – ускорение мыши, при котором она перестанет чувствовать коврик и прокрутится вокруг своей оси. Оптические мыши в этом плане лучше держатся, передавая точные показатели при резких движениях.
Эргономика и дизайн
Большинство мышей выпускаются в симметричных корпусах или в корпусах для правшей – выполненных в анатомических формах руки, с учетом изгибов и впадин. Есть такие мыши и для левшей, найти их не составит труда среди геймерских решений. Поэтому желательно выбрать мышь под свою основную руку и ее размер – слишком маленькие мыши будут игрокам неудобны. Обращайте внимание на материал мыши – полностью пластиковая мышь будет скользить, выбирайте ту, что имеет прорезиненные вставки или матовый/шершавый пластик – так ваши пальцы не соскользнут даже с влажных кнопок и ощущения будут приятнее.
Немаловажно и наличие качественных тефлоновых ножек, чтобы мышь скользила плавно, желательно чтобы в комплекте были и запасные.
Клавиши
При выборе мыши исходите из вашего типа игр – шутерам не требуется много кнопок, они могут мешать, а стратегиям и RPG наоборот – дополнительные кнопки, на которые можно забиндить действия в игре будут очень кстати. Например, на игровой мыши Razer Naga установлено сразу 12 боковых кнопок. Смотрите и на основные клавиши – левую и правую кнопку мыши, они должны обладать хорошей тактильной отдачей.
Проводная или беспроводная?
При выборе игровой мыши многие задумываются – купить проводную или беспроводную модель?
Плюсы проводной мыши:
+ Дешевле, чем беспроводная;
+ Меньше время задержки;
+ Стабильное соединение;
+ Легче, чем беспроводная;
Плюсы беспроводной мыши:
+ Отсутствие кабеля дает свободу перемещения мыши;
+ Отсутствие кабеля также улучшает эстетику рабочего стола;
Минусы проводной мыши:
– Кабель может мешаться на столе, путаться с другими кабелями и вносить беспорядок;
Минусы беспроводной мыши:
– Больше время задержки, чем у проводной мыши (но не всегда, на многих беспроводных мышах среднего и высокого класса используются технологии с низкой задержкой, например, LightSpeed от Logitech;
– Дороже, чем проводная мышь;
– Больший вес, чем у проводной мыши из-за батареек;
– Необходимость периодически менять батарейки и держать их дома про запас, чтобы не остаться без мыши;
Из вышеперечисленного можно сделать вывод, что у проводной мыши больше плюсов, чем у беспроводной.
Но если цена мыши для вас не проблема, дома всегда есть запасные батарейки, а полюбившаяся вам модель обладает низкой задержкой, то определенно стоит присмотреться к беспроводной мыши.
Функции и профили
Большинство игровых мышей обладают возможностью программирования кнопок через идущую в комплекте утилиту. С помощью программы мы можете переопределить назначение кнопок, записать на них определенные последовательностии команд (макросы), такие как сочетания кнопок с клавиатуры, задание интервалов между нажатиями и командами повторения действий. Так же во многих мышах есть специальная пнока для управления профилями DPI – нажатием на кнопку вы можете менять разрешение сенсора исходя из предустановленных режимов. Иногда такая кнопка совмещается со скроллом мыши. В мышах с подсветкой зачастую можно менять цвет светодиодов и режим свечения.
Если мышь обладает встроенной памятью, это позволит создавать профили и раскладки клавиш для различных ситуаций/игр. С такой мышей можно играть не только дома, но и в игровом клубе/ у друзей, заново настраивать вам ничего не придется.
Профили могут храниться как в мышке, так и на компьютере. В последнее время популярны и облачные хранилища от производителей.
Заключение
Мы надеемся, что данное руководство поможет вам выбрать идеальную для вас игровую мышь, которая будет служить вам в ближайшие годы. При выборе игровой мыши рассматривайте все характеристики, подбирайте мышь под себя и свои игровые предпочтения, читайте отзывы владельцев данной модели. Присмотритесь к таким проверенным брендам как Logitech, Razer, ASUS, HyperX.
Смотреть игровые мышки
DPI на мышке: насколько это важно?
Наверх
07.10.2020
Автор: CHIP
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
DPI на мышке: насколько это важно?
4
5
1
11
Стоит ли придавать этому параметру (которые многие считают основным) значение? Что вообще дает высокий DPI?
В спецификациях к любой компьютерной мышке можно найти параметр DPI.
Вы могли заметить, что с каждым годом его значение увеличивается. Зачастую разработчики преподносят это как преимущество, но так ли это? Действительно ли мышь с 12 000 DPI будет лучше модели с 400 DPI при прочих равных?
Что такое DPI?
DPI — в переводе с английского dots per inch обозначает «точек на дюйм». То есть это количество пикселей, на которое сдвинется курсор, если мышь передвинется на один дюйм. Многие пользователи называют этот показатель разрешением, однако это не совсем правильно. DPI — это скорость сенсора. А разрешение отображает параметр CPI (counts per ich). То есть количество считываний сенсора за передвижение мыши на один дюйм.
DPI также часто путают с чувствительностью. Это тоже разные вещи. Чувствительность — это настраиваемый параметр в интерфейсе операционной системы или игры. То есть это лишь модификатор параметра CPI. Можно выставить высокое разрешение и низкую чувствительность или наоборот: низкое разрешение и высокую чувствительность.
Если вы покупаете мышь не для игр, значение DPI в принципе не имеет значения.
Зачем нужен большой CPI?
Как мы выяснили, чем больше CPI, тем большее расстояние пройдет курсор за движение мышки на дюйм. В условиях нынешних реалий, когда разрешение монитора 1920 на 1080 точек является самым популярным, большие значения CPI, равные 2400, 3600, 4800 и т.д. — попросту ни к чему. При таких цифрах работа и гейминг на Full HD экране будут неудобны, поскольку курсор будет резко сдвигаться на большое расстояние.
Конечно, это отчасти можно компенсировать уменьшением чувствительности, но далеко не в каждой игре и операционной системе имеется много значений, доступных для выбора. В той же Windows всего 11 делений для выбора скорости указателя. Отсюда получается, что высокие значения CPI предназначены для мониторов с большим разрешением: 4K и 8K.
Аксессуары
Как выбрать мышь для компьютера в 2022 году: подробный гайд
В гейминге большой CPI только мешает, поскольку точность наведения курсора снижается. Когда противник находится на большом расстоянии от вас, вы передвигаете курсор всего на несколько пикселей. Попробуйте осуществить такое с CPI равным 5000. Вряд ли вы получите желаемый результат. Поэтому оптимальные значения для игр находятся в диапазоне от 400 до 2400 CPI.
Что такое акселерация?
Это ускорения курсора при резких движениях девайса. То есть, чем быстрее вы двигаете мышью, тем большее расстояние пройдет указатель. Данный параметр является настраиваемым, но редко встречается. Если его отключить, то независимо от скорости передвижения, курсор будет проходить фиксированное количество точек, которое равняется значению CPI.
Для офисной работы данный параметр едва применим. Но в быстрых динамичных играх может дать некое преимущество. Потому что вы можете выставить низкое значение DPI или чувствительности и благодаря этому сохранится высокая точность наведения.
Но благодаря акселерации вы сможете совершать быстрые движения, которые не потребуют движения мышки на весь ковер. Например, ускорение полезно в играх при разворотах на 180°.
На что действительно стоит обращать внимание?
Если вы хотите выбрать качественный игровой девайс, то гнаться за CPI не стоит. Лучше обратите внимание на следующие параметры:
- Эргономика. Какая бы навороченная начинка не стояла в мышке, она вам не поможет, если устройство плохо лежит в руке.
- Тип и версия сенсора. Лазерные гаджеты неприхотливы к поверхности, а также более чувствительны к перемещению. Почитайте об отличиях лазерных и оптических сенсоров в нашей статье.
- Частота опроса. Чем выше, тем более актуальную информацию о положении мышки получает процессор.
- Тип переключателей и их ресурс. Чем лучше переключатели, тем меньше вероятности, что вы столкнетесь с двойным или фейковым нажатием. А чем выше ресурс, тем больше времени грызун останется в строю.
Более подробно о правильном выборе компьютерных мышек вы можете прочитать в нашем гайде.
Теги игровые мыши мыши
Автор
Денис Михайлов
Была ли статья интересна?
Поделиться ссылкой
Нажимая на кнопку «Подписаться»,
Вы даете согласие на обработку персональных данных
Рекомендуем
Реклама на CHIP Контакты
Камеры — основы оптотехники
Основы работы с камерами
Камера — это устройство дистанционного зондирования, которое может захватывать и сохранять или
передавать изображения.
Простейшая система такого рода состоит из темной комнаты или ящика в
в который свет попадает только через маленькое отверстие и фокусируется на противоположном
стене, где его можно увидеть невооруженным глазом или зафиксировать на светочувствительном
материал (например, фотопленка). Этот метод визуализации, который восходит к
века, называется «камера-обскура» (лат. «темная комната») и дала
имя современным камерам.
Технологии камер значительно улучшились за последние десятилетия.
разработка устройства с зарядовой связью (CCD) и, совсем недавно, CMOS
технологии. Предыдущие стандартные системы, такие как камеры с вакуумными трубками,
снято с производства. Улучшения в разрешении изображения и захвате
скорость, очевидно, также улучшила качество и скорость машинного зрения
камеры.
Размеры сенсора и разрешение
Важной характеристикой камеры является размер сенсора (или формат ): это указывает на размеры датчика изображения и его форм-фактор. Обычно этот параметр выражается в дюймах (и долях дюймы). Однако фактические размеры датчика отличаются от значение дроби, что часто вызывает недоумение у пользователей. Этот практика восходит к 50-м годам во времена телевизионных трубок и является все еще стандарт в эти дни. Обычные круглые трубки для видеокамер диаметром 1 дюйм. имеют прямоугольную фоточувствительную область с диагональю около 16 мм, поэтому цифровой датчик с размером диагонали 16 мм эквивалентен 1 дюйму. Кроме того, всегда целесообразно проверить технические характеристики датчика, поскольку даже два датчика одного формата могут немного отличаться размеры и пропорции.
Пространственное разрешение количество активных элементов
(пикселей), содержащихся в области сенсора: чем выше разрешение, тем
меньше размер пикселя и, следовательно, тем мельче детали, которые
можно обнаружить на изображении.
Важно отметить, что датчики
могут иметь одинаковые размеры, но разное разрешение, поскольку пиксель
размер может варьироваться. Хотя для данного формата сенсора меньшие пиксели приводят к
более высокое разрешение, меньшие пиксели не всегда идеальны, поскольку они
менее чувствительны к свету и создают более высокий уровень шума; а еще объектив
разрешение и размер пикселя всегда должны быть правильно согласованы, чтобы обеспечить
оптимальная производительность системы.
Камеры с матричным и линейным сканированием
Камеры, используемые в приложениях машинного зрения, можно разделить на две части
группы: камеры с площадным сканированием (также называемые матричными камерами) и линейное сканирование
камеры. Первые проще и менее технически требовательны, в то время как
последние предпочтительнее в некоторых ситуациях, когда матричные камеры не
подходящий. Камеры с областным сканированием захватывают 2D-изображения, используя определенное количество
активные элементы (пиксели), в то время как датчики камер линейного сканирования
характеризуется одним массивом пикселей.
Типы датчиков: ПЗС и КМОП
КМОП и ПЗС — две наиболее важные и распространенные технологии на рынке датчиков изображения.
ПЗС (устройство с зарядовой связью) являются датчиками на основе на массиве пассивных фотодиодов, который интегрирует заряд во время время экспозиции камеры. Затем заряд переносится на общий электроника, которая считывает накопленные заряды разных пикселей и переводит их в напряжения.
Поскольку ПЗС является устройством с пассивными пикселями (т. е. без электроники на
уровень пикселей) квантовая эффективность очень высока: это преимущество
в приложениях, где свет довольно плохой. Кроме того, поскольку
электроника одинакова для всех пикселей (или, по крайней мере, для пикселей
того же столбца) может быть достигнута высокая однородность пикселей. На
с другой стороны, передача заряда происходит довольно медленно, что приводит к низкому кадру
скорости (обычно <20 кадров в секунду), а технология ПЗС-сенсоров не
стандарт, что делает их довольно дорогими.
КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник) датчики на основе массива активных пикселей: уровень пикселей электроника (обычно 3 или 4 транзистора) переводит заряд накапливается в фотодиоде при определенном напряжении; таким образом, выход каждого пикселя нужно только получить и сэмплировать.
Поскольку вывод пикселей зависит от напряжения (а не от заряда), с датчиками CMOS можно достичь более высокой частоты кадров благодаря упрощенная схема считывания и возможность определить интересующую область (ROI) для приобретения. Эта схема считывания имеет недостаток использовать более высокий шум из-за транзисторов считывания в каждом пикселе и из-за так называемого фиксированного шума: неоднородность в изображения из-за несоответствия между различными схемами пикселей.
Глобальный и скользящий затвор (CMOS).
С глобальным и скользящим затвором в литературе упоминается способ захвата и считывания изображения.
С рольставней схема считывания экспозиции
время одинаково для всех пикселей датчиков (см.
рисунок:
длина голубых полосок одинакова для всех рядов
матрица), но есть задержка между экспозицией одной строки и следующей.
Иными словами, эта архитектура является «последовательной»: считывание происходит сразу после времени экспозиции строки.
Эта схема дает изображение, которое не все захвачено одновременно,
а скорее немного сдвинуты во времени: это может быть проблемой в быстрых
приложение, требующее высокой частоты кадров.
Напротив, время экспозиции глобального затвора датчики начинаются и заканчиваются одновременно (см. рисунок: в этом случае все красные полосы выровнены). Таким образом, информация, предоставленная каждым пиксель относится к тому же интервалу времени, в течение которого было получено изображение. Здесь только считывание является последовательным, но измеренное напряжение относится к один точный момент времени для всего массива. Датчик такого типа обязательно для высокоскоростных приложений.
Монохромные датчики цвета VS
После процесса получения каждый пиксель изображения обеспечивает
информация об уровне серого: обычно квантование основано на 256 оттенках серого.
уровней (если разрешение 8 бит), 1024 уровня (10 бит) или 4096 (12 бит)
кусочек).
Таким образом, изображение получается монохромным (черно-белым).
Для отображения цветного изображения необходимы как минимум 3 координаты: красная координата, зеленая координата и синяя координата. Эти 3 значения могут быть выражено так же, как и монохромное изображение, с диапазоном 256, 1024 или 4096 уровней для всех 3 каналов.
В следующем примере представлены некоторые цвета:
- Белый (R=255, G=255, B=255)
- Черный (0,0,0)
- Зеленый (0,255,0)
- Желтый ( 255,255,0)
- Фиолетовый (255,0,255)
Для получения информации о цвете необходимо выполнить два шага.
Первым шагом является размещение над всей матрицей датчиков цветного фильтра: наиболее распространенным является фильтр Байера (см. рисунок). Его типичный образец состоит из 50% зеленого пикселя , 25% красного пикселя и 25% синего пикселя , расположенных, как на рисунке выше.
Например, в зеленом пикселе только входящие лучи, чьи длина волны около 550 нм (т. е. зеленый свет) может проходить через фильтр слоя и может поглощаться датчиком (см. нижний рисунок).
Лучи с другой длиной волны отклоняются.
После сбора заряда вторым шагом является восстановление информация о цвете для всех пикселей: эта операция называется демозаика (или дебайеризация).
Например, пиксель P(3,2) содержит информацию только о синем цвете, поскольку его цветной фильтр синий. Для получения также красной и зеленой координат возможный выбор состоит в том, чтобы вычислить два значения путем усреднения ближайшего красный и зеленый пиксель.
В этом случае красное значение будет равно:
`Red_(3,2)=(Red_(2,1)+Red_(2,3)+Red_(4,1)+Red_(4,3) ))/4`
И значение зеленого будет равно:
`Green_(3,2)=(Green_(2,2)+Green_(3,1)+Green_(3,3)+Green_( 4,2))/4`
При использовании большой маски для усреднения можно получить более точный цвет.
получается, но, с другой стороны, алгоритм будет тяжелее и,
следовательно, время обработки будет больше.
Подводя итог, какие параметры следует учитывать при выборе между монохромным и цветным датчиком?
- Датчик цвета необходим при работе с приложениями, в которых важна информация о цвете.
Очевидно, что если приложению требуется цветное изображение, единственным выбором является использовать датчик цвета (например, осмотр и контроль качества Приложения).
- Датчик цвета работает медленнее .
В то время как для монохромного датчика каждый пиксель обычно описывается 8 бит, для датчика цвета каждый пиксель имеет 8 бит для красного канала, 8 бит для зеленого канала и 8 бит для синего канала, так что три раза количество данных, подлежащих обработке, что приводит к более высокой обработке время и, следовательно, более медленная частота кадров.
- Монохромный датчик может достигать более высокого разрешения .
В цветной камере наличие фильтра Байера может способствовать снижают производительность с точки зрения оптического разрешения системы. Кроме того, алгоритм демозаики также может вносить ошибки в реконструкция цвета.
Следовательно, если информация о цвете не требуется, предпочтение следует отдавать монохромному датчику.
Характеристики сенсора
Дефекты пикселей
Дефекты пикселей могут быть трех видов: горячие, теплые и битые пиксели. Горячий пиксели — это элементы, которые всегда насыщаются (дают максимальный сигнал, например, полный белый) в зависимости от интенсивности света. Битые пиксели ведут себя наоборот, всегда давая нулевой (черный) сигнал. Теплые пиксели создают случайные сигнал. Эти виды дефектов не зависят от интенсивности и время экспонирования, чтобы их можно было легко удалить – напр. в цифровом виде заменяя их средним значением окружающих пикселей.
Шум
Существует несколько типов шума, которые могут повлиять на реальный пиксель.
зачитать. Они могут быть вызваны геометрическими, физическими и электронными факторами.
факторов, причем они могут быть как случайными, так и постоянными. Некоторый
из них представлены ниже:
- Дробовой шум является следствием дискретного природа света. Когда интенсивность света очень низкая — как это считается малая поверхность одного пикселя – относительное колебание число фотонов во времени будет значительным, точно так же, как вероятность орла или решки значительно далека от 50% при подбрасывании монета всего несколько раз. Это колебание и есть дробовой шум.
- Шум темнового тока вызвано электронами, которые могут быть случайно произведены тепловым эффект. Количество тепловых электронов, а также связанный с ними шум, растет с температурой и временем воздействия.
- Шум квантования связано с преобразованием непрерывного значения исходного
(аналоговое) значение напряжения к дискретному значению обрабатываемого (цифрового)
Напряжение.
- Шум усиления вызван разницей в поведении разных пикселей (по чувствительности и коэффициенту усиления). Это пример «постоянного шума», который можно измерить и устранено.
Чувствительность
Чувствительность — это параметр, количественно определяющий реакцию датчика на свет. Чувствительность строго связана с квантовой эффективностью, т.е. доля фотонов, эффективно преобразованных в электроны.
Динамический диапазон
Динамический диапазон — это отношение между максимальным и минимальным сигналом который улавливается датчиком. На верхнем пределе пиксели кажутся белый для каждого более высокого значения интенсивности (насыщенности), в то время как пиксели кажутся черными на нижнем пределе и ниже.
Динамический диапазон обычно выражается логарифмом
минимальное-максимальное отношение, либо в базе 10 (децибелы), либо в базе 2 (удвоения или
остановки), как показано ниже. Человеческие глаза, например, могут различать объекты
как при свете звезд, так и в яркий солнечный день, что соответствует 90
дБ разница в интенсивности.
Этот диапазон, однако, не может быть использован
одновременно, так как глазу нужно время, чтобы приспособиться к разному освещению
условия.
ЖК-дисплей хорошего качества имеет динамический диапазон около 1000:1, а некоторые последние датчики CMOS имеют динамический диапазон около 23000:1. (зарегистрировано как 14,5 остановок).
SNR
SNR (отношение сигнал/шум) учитывает наличие шума, так что теоретическое самое низкое значение серого, определенное динамическим диапазоном, составляет часто невозможно достичь. SNR представляет собой отношение между максимальным сигналом и общий шум, измеренный в дБ. Максимальное значение для SNR составляет ограничено дробовым шумом (это зависит от физической природы света и это неизбежно) и может быть аппроксимировано как
`SNR_max = sqrt [«максимальная емкость насыщения в электронах одного пикселя»]`
SNR задает предел уровней серого, которые имеют смысл в изображении.
преобразование между аналоговым сигналом (непрерывным) и цифровым
(дискретный).
Например, если максимальное отношение сигнал-шум составляет 50 дБ, хорошим выбором будет
8-битный датчик, в котором 256 уровней серого соответствуют 48 дБ.
Использование датчика с более высоким уровнем серого означало бы регистрацию определенной степени чистого шума.
Спектральная чувствительность
Спектральная чувствительность – это параметр, характеризующий эффективность
интенсивность света регистрируется на разных длинах волн. Глаза человека имеют
три различных типа фоторецепторов, различающихся по чувствительности к
видимых длин волн, так что общая кривая чувствительности представляет собой
сочетание всех трех. Системы машинного зрения, обычно основанные на ПЗС
или CMOS камеры, обнаруживают свет от 350 до 900 нм, с зоной пика
быть между 400 и 650 нм. Различные виды датчиков также могут охватывать
УФ-спектр или, с другой стороны, ближний инфракрасный свет, прежде чем
переход на совершенно другую технологию для дальних длин волн, таких как
SWIR или LWIR.
Микролинзы
Особенно на КМОП-сенсорах каждая активная область пикселя окружена и увенчаны схемой и металлическими соединениями, отвечающими за изображение зачитать. Это значительно уменьшает количество света, которое может быть успешно обнаружено. Если световые лучи не перпендикулярны поверхности сенсора еще хуже, так как они отражаются ближним соединения на металлических слоях сенсорного чипа.
Почти все современные датчики изображения покрыты массивом микролинзы. Эти линзы собирают падающий свет и фокусируют его на чувствительной области пикселя, тем самым увеличивая чувствительность сенсора.
Сдвиг микролинз
Обычно микролинзы центрируются над активной областью каждого пикселя независимо от их относительного положения на поверхности сенсора.
Однако некоторые датчики, особенно предназначенные для фото/
потребительский рынок, могут быть оснащены микролинзами, которые постепенно
смещается по мере того, как мы идем от центра к углу датчика.
Это
необходимо для получения лучшей однородности чувствительности по датчику, когда
он используется с обычными объективами, которые не телецентричны на датчике
сторона. CRA находится под углом 0° в центре датчика и может достигать нескольких
градусов на его углу.
Микролинзы без смещения:
Микролинзы со смещением:
Поскольку эти датчики оптимизированы для нетелецентрических линз, они приводит к снижению производительности при использовании с телецентрическими объективами. Большинство явный эффект виньетирование, но и какие-то оптические аберрации может появиться.
Датчики с задней подсветкой
Как показано выше, схема, окружающая активную область пикселя
сильно снизить светочувствительность сенсора, только частично
компенсируется использованием микролинз. С последней режущей кромкой
Технология изготовления позволяет построить датчик в перевернутом виде
вниз. В этом процессе, после создания фотодиодов, транзисторов
и металлических межсоединений, микросхема переворачивается вверх дном и
механически полируется до прежнего «дна» кремниевого чипа
незащищенный.
Таким образом, активная область пикселя находится в верхней части сенсора.
и ему больше не мешает схема считывания.
Различные параметры, описывающие характеристики и качества датчика собраны и последовательно описаны в EMVA стандарт 1288. Этот стандарт иллюстрирует основные параметры, которые должно быть дано, чтобы полностью описать реальное поведение датчика вместе с четко определенными методами измерения, чтобы получить эти параметры.
Стандартные параметры:
- Чувствительность, линейность сигнала в зависимости от интенсивности света и шума
- Темновой ток (температурная зависимость: опционально)
- Неоднородность сенсора и дефектные пиксели
- Спектральная чувствительность (опционально)
Время экспозиции — время, в течение которого свет
может достигать датчика. Чем выше это значение, тем выше
количество света, представленное на результирующем изображении.
Увеличение
время выдержки — первое и самое простое решение, когда света недостаточно
но он не свободен от проблем: во-первых, шум всегда увеличивается с ростом
время контакта; Кроме того, при работе с движущимися объектами могут появляться эффекты размытия.
объекты. На самом деле, если время экспозиции слишком велико, объект будет
отпечатаны на нескольких разных пикселях, вызывая известный
Эффект «размытия движения». Кроме того, слишком длительное время экспозиции может привести к
передержка, а именно, когда количество пикселей достигает максимальной емкости
и поэтому кажутся белыми, даже если интенсивность света на каждом пикселе
на самом деле отличается. Наконец, длительное время экспозиции снижает максимальное
частота кадров достижима.
Частота кадров. Это частота, на которой
полное изображение захватывается датчиком, обычно выражается в кадрах
в секунду (fps). Понятно, что частоту кадров нужно подгонять под
применение: линия, проверяющая 1000 бутылок в минуту, должна иметь возможность
снимать изображения с минимальной частотой кадров 1000/60 = 17 кадров в секунду.
Запуск . Большинство камер дают возможность контролировать начало процесса приобретения, подстраивая его под приложение. Типичная триггерная система — это система, в которой свет активируется вместе с получением изображения после получения ввода от внешнего устройства (например, датчика положения). Эта техника важно при съемке движущихся объектов, чтобы убедиться, что интересующие особенности находятся в поле зрения системы визуализации.
Коэффициент усиления в цифровой камере представляет собой способ увеличение количества сигнала, принимаемого датчиком изображения. Увеличение усиления означает также увеличение шума изображения, так что общее SNR останется неизменным.
Таким образом, увеличение усиления не повышает качество изображения! Так, усиление камеры должно использоваться как последнее средство для увеличения яркость (только когда пользователь не может работать с освещением, экспозицией время и F#).
Биннинг — это функция камеры, которая сочетает в себе
считывание соседних пикселей на датчике, обычно в строках/столбцах, больше
часто в квадратах 2 x 2 или 4 x 4.
Хотя разрешение очевидно
снижается, улучшается ряд других характеристик. Например,
при биннинге 2х2 разрешение уменьшается вдвое, но чувствительность и динамика
радиус действия увеличивается в 4 раза (поскольку возможности каждого
потенциальные ямы суммируются), время считывания уменьшается вдвое (частота кадров удваивается)
и шум четвертуется.
Характеристики разрешения смещения и их влияние на производительность
General Sensor TechNote LT05-0010
Эта статья также опубликована в журнале Machine Design Magazine.
Copyright © 2014 Lion Precision. www.lionprecision.com
Резюме
Техническая заметка подробно описывает важные факторы в интерпретации спецификаций разрешения смещения, которые можно найти в спецификациях большинства датчиков – число, которое часто неверно истолковывается.
Введение
Как разработчик машин или инженер, вы должны постоянно определять датчики для использования в своих проектах.
Во время поиска вы сталкиваетесь с целым рядом характеристик продукта, на которые необходимо опираться при выборе датчика с правильным соотношением цены и качества. К сожалению, не все технические характеристики датчиков смещения представлены таким образом, чтобы можно было провести прямое сравнение. Разрешение является одним из наиболее часто неправильно понимаемых и плохо определяемых описаний производительности.
Разрешение является важной характеристикой, потому что без достаточного разрешения вы не сможете надежно выполнить необходимые измерения, а датчик с завышенными характеристиками обременит ваш бюджет. Разрешение имеет смысл только в контексте полосы пропускания системы, приложения, метода измерения и единицы измерения, используемых производителем датчика. Простая «спецификация разрешения» в техническом описании редко дает достаточно информации для полностью обоснованного выбора сенсора. Понимание этой важной характеристики позволит вам с большей уверенностью сделать правильный выбор датчика перемещения.
Разрешение сенсора — это не «биты»
По сути, разрешение — это наименьшее измерение, которое сенсор может достоверно показать. Прежде чем обсуждать это в деталях, важно понять, чем не является разрешение; это не младшая значащая цифра на дисплее или младший значащий бит при преобразовании между цифровым и аналоговым миром. Цифровые устройства имеют спецификацию разрешения, основанную на младшем значащем бите, и, если она недостаточна, общее разрешение сенсора может еще больше ухудшиться, но определен фундаментальный предел разрешения сенсора в аналоговом мире ; битва за более высокое разрешение в конструкции датчиков — это прежде всего борьба с электрическими шумами .
Разрешение тоже не точность. Неточный датчик может иметь высокое разрешение, а датчик с низким разрешением может быть точным в некоторых приложениях.
Рисунок 1.
Электрические помехи в выходном напряжении датчика
Электрические помехи в выходном напряжении датчика являются основным фактором, ограничивающим его наименьшее возможное измерение.
Все электронные компоненты производят небольшие случайные изменения потенциалов напряжения, которые объединяются во всей схеме и проявляются в виде полосы шума при просмотре с помощью осциллографа (рис. 1). Электрический шум является фактором, влияющим на любую электронную систему, пытающуюся улавливать небольшие изменения напряжения. Например, электрические помехи вызывают зернистость изображения в телескопах с ПЗС-детекторами. Пользователи не могут видеть небольшие удаленные объекты, если объекты имеют тот же размер, что и зерна, вызванные шумом. В некоторых высокотехнологичных телескопах используются переохлаждаемые ПЗС, потому что чрезвычайно низкие температуры практически исключают случайное движение зарядов в ПЗС, тем самым снижая электрические шумы почти до нуля. С небольшим шумом мелкие объекты теперь видны. Для вас, инженера, определяющего датчик смещения/положения, основная проблема заключается в следующем: ваше измерение смещения в 1 мкм будет потеряно, если на выходе датчика будет шум 10 мкм.
Крайне важно, чтобы разрешение выбранного вами датчика было значительно ниже наименьшего измерения, которое вы пытаетесь получить, но характеристики разрешения датчика могут вводить в заблуждение. Полоса пропускания, единица измерения и другая информация должны быть включены в спецификацию разрешения, чтобы предсказать наименьшее измерение, которое вы сможете выполнить в своем конкретном приложении.
Разрешение и полоса пропускания датчика
Рисунок 2
Шум датчика с полосой пропускания 15 кГц
Полоса пропускания (частотная характеристика) показывает, как датчики реагируют на разных частотах. Датчики с более широкой полосой пропускания могут измерять движение и вибрацию с более высокой частотой. Электрический шум, как правило, широкополосный, что означает, что он содержит широкий спектр частот. Фильтр нижних частот уменьшает или устраняет высокочастотный шум, уменьшая при этом полосу пропускания датчика. Сигналы, прошедшие фильтрацию нижних частот, имеют меньше шума и, следовательно, лучшее разрешение, но за счет полезной полосы пропускания.
На рис. 2 показан шум датчика с полосой пропускания 15 кГц, а на рис. 3 показан тот же выходной сигнал датчика с фильтром нижних частот 100 Гц. Из-за более низкого уровня шума вы сможете увидеть меньшие смещения с фильтрацией нижних частот, но вы не сможете точно определить смещения, происходящие на частотах 100 Гц или выше. Вот почему спецификация разрешения отдельно от спецификации пропускной способности не совсем полезна. Вы должны знать, будет ли заданное разрешение соответствовать частоте, на которой вам нужно выполнить измерение. Несмотря на то, что датчик может иметь общую полосу пропускания 1 кГц или выше, разрешение может быть указано на уровне 100 Гц или ниже, но в техническом описании это может быть нечетко указано. Не думайте, что общая характеристика полосы пропускания датчика и характеристика разрешения могут быть достигнуты одновременно.
Рисунок 3
Шум датчика с полосой пропускания 100 Гц
Некоторые производители предоставляют две характеристики разрешения: статическое и динамическое.
Статическая спецификация применяется только тогда, когда выходной сигнал датчика подвергается фильтрации нижних частот для узкой полосы пропускания, иногда до 1-10 Гц. Это полезно только в том случае, если вы будете использовать датчик с эквивалентным полосовым фильтром для измерения медленно движущихся систем. Динамическая спецификация обычно предназначена для нефильтрованного сенсора; это разрешение, которое вы можете ожидать при использовании датчика с полной полосой пропускания в высокоскоростных динамических приложениях. Если в техническом описании используются статические и динамические термины, найдите примечание, в котором точно указано, какие частоты представлены статическими и динамическими. Пока у вас нет фактических частот, вы не будете знать, подходит ли датчик для вашего приложения . Lion Precision указывает разрешение при определенной полосе пропускания, исключая любые догадки.
Где находится фильтр для разрешения с низкой пропускной способностью?
Некоторые производители указывают технические характеристики своих датчиков с низкой пропускной способностью, но датчики не имеют встроенного фильтра для получения выходного сигнала с узкой полосой пропускания.
Часто эти характеристики низкой пропускной способности являются теоретическими расчетами. Если вам нужна производительность с низкой пропускной способностью, вам придется обеспечить собственную фильтрацию.
Когда сообщается о разрешении датчика для более низкой полосы пропускания, очень важно знать, действительно ли устройство имеет такой фильтр. Если полосовой фильтр встроен в датчик, вы можете быть уверены, что достигнете указанного разрешения. Если производитель использовал внешний фильтр для формирования спецификации или просто рассчитал число, необходимо знать все параметры фильтра, а не только частоту среза. Датчики Lion Precision включают в себя встроенные полосовые фильтры, гарантирующие, что фактическая производительность будет соответствовать спецификациям.
Разрешение датчика Единицы измерения
Разрешение может быть указано в вольтах, процентах от полной шкалы или в единицах измерения. Возможно, наиболее значимыми для инженера, пытающегося измерить положение/смещение, являются размерные единицы.
Спецификация единиц измерения, таких как нанометры, будет четко указывать наименьшее измерение смещения, которое вы можете надежно выполнить с помощью датчика. Если спецификация указана в процентах, это значение необходимо умножить на диапазон датчика, чтобы определить наименьшее возможное измерение смещения. Если спецификация задана как напряжение, то значение необходимо умножить на чувствительность датчика (единицы смещения/изменение напряжения), чтобы определить наименьшее возможное измерение смещения. Как только вы узнаете разрешение датчика в единицах измерения, очень важно определить, представляет ли спецификация среднеквадратичное значение или значение размаха.
Различие между RMS (среднеквадратичное значение) и размахом (иногда называемым эквивалентным названием размаха до долины) имеет решающее значение для понимания абсолютных характеристик датчика. Аналоговые методы измерения этих величин включают специальные измерители и визуальную интерпретацию показаний осциллографа.
В цифровом мире эти значения рассчитываются путем захвата большого количества выборок выходного напряжения и статистического анализа данных.
Измерения среднеквадратичного значения динамических электрических сигналов показывают эквивалентную мощность от источника постоянного тока. Это похоже на среднее значение, но не то же самое. Среднеквадратичные значения могут быть определены аналоговыми измерителями, которые измеряют мощность сигнала и приравнивают ее к напряжению постоянного тока, которое дает такую же мощность. При оцифровке и статистическом анализе среднеквадратичное значение равно стандартному отклонению захваченных образцов. Среднеквадратичное значение является наиболее важной характеристикой при измерении широкополосной вибрации.
Peak-to-Peak (P-P) — это разница между максимальным и минимальным пиками шума за некоторый период времени. На рисунке 3 показан уровень шума PP 2,4 мВ в течение одной секунды. Если сигнал захвачен в цифровом виде, образцы можно проанализировать, чтобы найти максимальные и минимальные пики.
Если образцы создают совершенно нормальное (гауссово) распределение, значение PP может быть оценено как шестикратное стандартное отклонение, но на практике это редко имеет место. Шумовые сигналы редко бывают такими хорошими и обычно содержат ложные пики, которые создают фактическое значение P-P, намного превышающее стандартное отклонение в шесть раз. Это означает, что 9Значения разрешения 0014, указанные их диапазоном PP, должны быть по крайней мере в шесть раз больше, чем значения RMS, и обычно значительно выше этого значения. Значение 2,4 мВ пик-пик на рис. 3 соответствует среднеквадратичному значению 0,29 мВ; в этом случае значение P-P более чем в восемь раз превышает среднеквадратичное значение.
Значение P-P является наиболее подходящей спецификацией, если вы пытаетесь непрерывно определять мгновенное положение вашей цели. В любой момент времени выходной сигнал датчика может измениться на величину, равную спецификации разрешения P-P; следовательно, ваше измерение положения может отличаться на ту же величину.
Чтение спецификаций
Чтобы полностью понять разрешение датчика, который вы рассматриваете, вы должны однозначно указать следующие параметры в спецификации:
• Спецификации разрешения
• Полоса пропускания, при которой достигается заявленное разрешение
• Если какие-либо полосовые фильтры встроены в датчик
• Единица измерения и тип (размах или среднеквадратичное значение) измерения спецификации разрешения
В большинстве спецификаций сенсора указана спецификация разрешения, но они могут не содержать всей информации, необходимой для полного понимания фактическое разрешение, которое вы будете иметь в своем приложении. Разрешение может быть указано как единая спецификация, применимая ко всем диапазонам конкретной модели, или могут быть отдельные спецификации разрешения для каждой комбинации датчика/диапазона. Техническое описание, скорее всего, будет включать в себя характеристики полосы пропускания для датчика, но может указывать или не указывать полосу пропускания, при которой было указано разрешение; полосу разрешения, возможно, придется искать в сносках или другом мелком шрифте.
Если пропускная способность не указана, вам нужно будет уточнить у производителя, применима ли спецификация разрешения к полной пропускной способности системы. Если информация о разрешении доступна для нескольких полос пропускания, может быть трудно определить, являются ли полосовые фильтры неотъемлемой частью датчика. Если датчик указан как доступный в конфигурациях с несколькими полосами пропускания, фильтры, скорее всего, будут встроенными, а спецификация разрешения будет применяться к датчику, который вы получите. Если не упоминается возможность настройки сенсора для разных полос пропускания, вам нужно будет спросить производителя, как были достигнуты другие полосы пропускания при указанном разрешении.
Поскольку спецификации разрешения RMS всегда значительно ниже, чем P-P, в большинстве спецификаций разрешение указывается как значение RMS. Если вы измеряете непрерывное мгновенное положение, вам необходимо знать разрешение P-P. В таблице данных могут быть указаны как RMS, так и значения P-P, или множитель для преобразования значения RMS в P-P.
Если значение P-P или множитель не указаны, вам необходимо связаться с производителем; тем временем, можно предположить, что значение P-P как минимум в шесть раз выше, а обычно ближе к десятикратному увеличению .
Это гарантированная «спецификация» или просто «типичная»?
Внимательно прочитайте спецификации. Некоторые «спецификации» не гарантируются и, следовательно, вообще не являются спецификациями. Вместо этого эти значения будут указаны как «типичные». Это означает, что система, которую вы получите, будет в пределах нескольких стандартных отклонений от «типичного» устройства; есть большая вероятность, что ваше разрешение не будет таким хорошим, как указано в таблице данных.
Истинные «спецификации» являются гарантированными значениями. Это означает, что система, которую вы получите, скорее всего, будет иметь немного лучшее разрешение, чем указано в спецификации. Гарантированы ли спецификации разрешения LIon Precision.