Что такое dpi и cpi

В последнее время стало модным ассоциировать высокое значение DPI оптической мыши с высокой точностью её сенсора. Производители игровых девайсов в рекламных буклетах не стесняются прибавить десяток восклицательных знаков к цифре dpi своей новой «революционной мышки» (3200. DPI, 6400 DPI. 12000 DPI. ). Рынок диктует свои правила. Конечно, современный мир крайне технологичен, и у обычного человека просто не хватает времени разобраться во всяких телевизорах, андроидах, автомобилях и прочих модных штуках. Что уже говорить о какой-то мышке. Но мы попробуем разобраться, что же такое на самом деле DPI и зачем оно нужно.

Откуда растут ноги
Для начала разберемся, каким образом у людей высокое значение DPI ассоциируется с высокой точность. Скорее всего, тут работает простая аналогия с фотоаппаратом. Все знают, 0.3 mpx (мегапикселя), как на старых телефонах – это плохо: смазанная картинка, плохо видны детали. А вот 8 mpx как в iPhone – это хорошо, потому что все видно очень четко. «Так, наверное, и в мышках», — думают люди, — «в них же тоже есть пиксели». Ведь DPI формально означает «Dots Per Inch», т.е. буквально «ТОЧЕК НА ДЮЙМ». Т.е. больше точек, — лучше видны детали поверхности, – следовательно, мышка может различать даже самые мелкие свои движения. И это позволяет в играх точнее наводить курсор/прицел. Вот и все объяснение. Правильно? Логично? Логично, но, к сожалению, В КОРНЕ НЕПРАВИЛЬНО!

Как работает оптическая мышь
Сенсоры оптических мышек действительно работают по принципу фотокамеры – они постоянно фотографируют поверхность, по которой ездит мышь и, сравнивая между собой полученные снимки, определяют куда двигается мышь. А для регистрации снимков используются матрицы, состоящие из светочувствительных элементов, т.е. пикселей. Размеры самих сенсоров в пикселях крайне невелики! Например для сенсора 30х30 общее число пикселей будет 30×30=900 px , в то время как даже у старого фотоаппарата на 0.3 мегапикселя размер сенсора будет 640х480=307200 px! Откуда тогда берутся числа DPI?

Оптическое разрешение мыши
Дело в том, что в оптических мышках, изображение поверхности, по которой мы водим мышь, попадает на сенсор через увеличивающую линзу (Рисунок 1). Увеличение необходимо, чтобы лучше различать текстуру поверхности. Если посмотреть на обычный черный коврик для мыши, то он вроде бы везде одинаковый. Но взгляните на него под микроскопом – и каждый миллиметр поверхности будет по-своему уникален! Таким образом, на сенсор оптической мышки попадает лишь небольшая часть поверхности в виде квадрата. Обозначим сторону этого квадрата L. Если сенсор имеет NxN светочувствительных элементов, то значение DPI сенсора будет равно:
DPI = N/L
ИМЕННО ТАК!

Это так называемое «базовое» или «оптическое» разрешение мыши.

Очевидно, что для увеличения DPI, достаточно просто уменьшить площадь поверхности, которую будет видеть сенсор, т.е. поставить более сильную линзу. Но даже в этом случае сенсор будет работать с изображениями, полученными только своей маленькой матрицей. Поэтому DPI напрямую не имеет никакого отношения к точности мышки. Это просто характеристика, показывающая какую площадь поверхности охватывает сенсор, и зависит от свойств линзы и размера светочувствительной матрицы сенсора.

Тем не менее, на разных расстояниях сенсор может по-разному различать поверхность, лучше либо хуже. И именно это в наибольшей степени определяет точность сенсора!

Сильное увеличение (высокое значение dpi) приводит к тому, что в сенсор попадает слишком мало света и фотографии становятся «шумными» (вспомните цветные пятна на фотографиях, сделанных ночью). А слабое увеличение (низкое значение dpi) не позволяет сенсору «видеть» текстуру поверхности. Кроме того, качество самих светочувствительных элементов тоже играет важную роль. В современных игровых мышках базовое разрешение находится в диапазоне 400-800 dpi.

DPI vs CPI

Полученные матрицей фотографии сенсор сравнивает между собой и по смещению рисунков определяет направление и скорость движения мышки. При этом, минимальное расстояние, пройденное мышью, которое может физически зарегистрировать её сенсор – это расстояние, которое фиксирует по крайней мере ОДИН светочувствительный элемент. Т.е. при перемещении мышки на расстояние L сенсор может считать максимум N движений. Поэтому для мышек более правильным будет использовать аббревиатуру CPI – counts per inch, т.е. количество считываний на дюйм.

Для тех, у кого по-прежнему возникают трудности с пониманием dpi/cpi, предлагаю внимательно проанализировать следующую картинку (Рисунок 2).

«Цифровое» разрешение мыши

Современные методы сравнивания изображений позволяют определять параметры движения с субпиксельной точностью. Т.е. даже если на матрице изображение сместилось всего на один пиксель, сенсор может определить смешение на 5-10 пикселей! В сенсоре Pixart PMW3366, соотношение «один пиксель — одно считывание» выполняется лишь при 800 dpi. А максимальные для этого сенсора 12000 dpi достигаются его возможностью выдавать 16 считываний на один реальный пиксель.

При таком подходе, требования к качеству исходного изображения становятся еще более жесткими. Любой лишний «шумок» может катастрофически влиять на качество трекинга. Именно поэтому, для большинства сенсоров КАЧЕСТВО ТРЕКИНГА ЛУЧШЕ НА НИЗКИХ DPI. Почему так?

Если еще раз посмотреть на рисунок с разными линзами, можно заметить, что пиксели на матрице показаны либо полностью белыми, либо полностью черными. Это сделано для упрощения понимания dpi. В действительности все не совсем так.
На самом деле, реальная картинка представлена различными градациям серого цвета. Но что самое важное — надо понимать, что при смещении изображения, цвет пикселей не изменяется мгновенно. При миграции светлого пятна с одного пикселя на соседний, их цвета изменяются постепенно. По степени изменения оттенка серого сенсор и определяет параметры движения мыши. При этом мы можем сами указать, насколько сильно должна измениться яркость, чтобы сенсор зарегистрировал смещение. И тем самым мы указываем сколько «цифровых» считываний мы хотим получить для одного реального смещения пикселя на матрице.

Читайте также:  Расчет работы аккумулятора в зависимости от нагрузки

Математически такой алгоритм работает очень точно. Но в реальности у любого фотоэлемента есть «шум». Это значит, что интенсивность цвета на нем может случайно изменяться, даже если мышь вообще никуда не движется. И если заставить сенсор ловить самые маленькие изменения яркости (т.е. установить очень высокие значение DPI/CPI!), то сенсор может принять случайное изменение яркости вследствие шума за реальное движение!

Зачем нам высокие dpi?

Считывания, выдаваемые сенсором, обрабатываются операционной системой. При стандартных настройках указателя мышки в Windows одно считывание означает перемещение курсора ровно на одну точку на экране. А количество точек на экране зависит от разрешения монитора. Если разрешение экрана установлено 1920*1680, то мышь с 1600 dpi пройдет весь экран слева направо, если её передвинуть на 1920/1600=1.14 дюйма, т.е. всего за три сантиметра, а мышь с 3500 dpi – за 1.5 см! Т.е. ЧЕМ БОЛЬШЕ CPI (DPI) ТЕМ БЫСТРЕЕ МЫШКА БЕГАЕТ ПО ЭКРАНУ! И это, пожалуй, единственное явное преимущество высоких CPI – они позволяют комфортно водить мышкой по экранам с большим разрешением. Правда, для сегодняшних разрешений вполне хватает и 1000-3000 cpi.

В 3D играх каждое считывания обрабатываются немного по-другому: одно считывание означает поворот на некоторый заданный угол. Как правило, этот угол имеет такую величину, что для комфортной игры будет вполне достаточно и 400 dpi

Отсюда мораль: ЧРЕЗМЕРНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ DPI ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ НЕ ИМЕЕТ НИКАКОГО СМЫСЛА.

Однако это совсем не значит, что мышки с высокими значениями dpi плохие. Скорее наоборот. Высокое значение dpi чаще всего означает, что в устройстве действительно установлен мощный сенсор. Другое дело, что даже для самых лучших сенсоров dpi лучше ставить поменьше. А производителям нужны продажи, вот они и делают упор на большие цифры, это привлекает покупателей.

PS ещё раз кратенько:
DPI (dots-per-inch) – количество точек на дюйм (1 дюйм = 2.54 сантиметра) , этот параметр указывает сколько раз мышь посылает измерений на один дюйм. Например, 800 DPI означает, что, проехав один дюйм, операционной системе будет передано 800 измерений. Отсюда следует вывод: чем больше DPI, тем точнее мышь. Чаще всего встречаются мыши с 800, 1600, 2000 DPI и более. Однако при увеличении DPI так же и увеличивается скорость передвижения курсора. Мышь с 1600 DPI будет двигаться в 2,5 раза быстрее, чем обычная мышь. Это не очень удобно при работе в офисных приложениях, в графических пакетах и т. п. Уже при 1600 DPI курсор «бегает» по рабочему столу очень резво и управлять им достаточно сложно. А из-за этого быстрее устает рука. Стандартная офисная мышь имеет 400-800 DPI и для обычной работы в офисных приложениях этого вполне достаточно. Для чего же тогда нужна большая чувствительность сенсора? Для компьютерных игр. И именно благодаря компьютерным играм мышки начали активно эволюционировать: из динозавров с валиком до современных очень удобных и технологичных мышей с лазерным сенсором. И сейчас технология достигла высочайших высот в повышении комфортности использования электронного грызуна.

dpi (dots of cursor montion per inch – точек на дюйм) – то же что и cpi (counts per inch – количеств она дюйм). В статье будем использовать первое — более популярное. То есть разрешение мышки – это количество шагов, которые проделывает мышка на 1 дюйм. Подчеркиваю, движение мышки на 1 дюйма, а не курсора. Один шаг – один сигнал мышки. Выходит, чем больше dpi, тем более плавно она передвигается.

Но тут следует учесть еще один параметр – скорость опроса порта. Сегодня высшая планка – 1000 герц (сигналов) на секунду. То есть если вы за 1 секунду проедите 2 дюйма, в теории мышка передаст не меньше 2000 сигналов. Но контроллер все равно передаст в два раза меньше – 1000. Выходит на плавность движения dpi с такой частотой опроса USB не влияет. Зачем тогда dpi?

Разрешение мышки влияет на скорость перемещения курсора на экранах с большим расширение (больше чем 1600х1200). Чем большее разрешение, тем большее расстояние должна пройти мышь. Разница ощутима только для геймеров и для тех, кто работает с графикой. Большинство из них сходятся на том, что dpi/cpi 1600 предостаточно.

Когда-то для разрешения экрана меньше, чем 1200х800 было достаточно 400-600 dpi. Сегодня средний показатель разрешения дисплея 1600х900, соответственно 1000 dpi в самый раз. Если 2560х1500 — тогда можно и 1600 dpi. Если вы не геймер или дизайнер, тогда просто покупайте мышку со средним на сегодня показателем – 1000 dpi/cpi.

Читайте также:  Сталкер зов припяти файлы оружия

Смотрите также:

Через некоторое время после приобретения и начала использования компьютерной мышки с сожалением приходится замечать, что под клавишами скапливаются частички грязи, из-за чего они начинают немного заедать при щелчке. Иногда проблемы…

Казалось бы, что тут, выбирать клавиатуру – главное, чтобы пальцы хорошо «сидели», кнопки были видны и в целом выглядела красиво. Впрочем, этого достаточно для неприхотливого пользователя. А вот если хочется…

Неправильно работающие часы на компьютере на первый взгляд не представляют особой проблемы. Но в дальнейшем неточности во времени могут создать определенные неудобства в работе с файлами и интернетом, а также…

Выбор игровой мыши. Киберспорт.

Основное

пятница, 27 июня 2014 г.

Оптические мышки. Что такое DPI и CPI. Для чайников.

Как работает оптическая мышь

Сенсоры оптических мышек действительно работают по принципу фотокамеры – они постоянно фотографируют поверхность, по которой ездит мышь и, сравнивая между собой полученные снимки, определяют куда двигается мышь. А для регистрации снимков используются матрицы, состоящие из светочувствительных элементов, т.е. пикселей. Вот что собой представляют матрицы некоторых игровых сенсоров (также указано максимальное значение dpi):

Microsoft 3.0/1.1 , сенсор MLT 04 ST , 400 dpi , 22х22 светочувствительных элементов

Logitech MX 518 , сенсор Avago 3080, 1600 dpi , 30х30 светочувствительных элементов

Logitech G 400 , сенсор Avago 3095, 3500 dpi , 30 x 30 светочувствительных элементов

Как видно, размеры самих сенсоров в пикселях крайне невелики! Например для сенсора 30х30 общее число пикселей будет 30×30=900 px , в то время как даже у старого фотоаппарата на 0.3 мегапикселя размер сенсора будет 640х480=307200 px! Откуда тогда берутся числа DPI?

Оптическое разрешение мыши

Дело в том, что в оптических мышках, изображение поверхности, по которой мы водим мышь, попадает на сенсор через увеличивающую линзу (Рисунок 1). Увеличение необходимо, чтобы лучше различать текстуру поверхности. Если посмотреть на обычный черный коврик для мыши, то он вроде бы везде одинаковый. Но взгляните на него под микроскопом – и каждый миллиметр поверхности будет по-своему уникален! Таким образом, на сенсор оптической мышки попадает лишь небольшая часть поверхности в виде квадрата. Обозначим сторону этого квадрата L. Если сенсор имеет NxN светочувствительных элементов, то (следите за руками) значение DPI сенсора будет равно:

Очевидно, что для увеличения DPI , достаточно просто уменьшить площадь поверхности, которую будет видеть сенсор, т.е. поставить более сильную линзу. Но даже в этом случае сенсор будет работать с изображениями, полученными только своей маленькой матрицей. Поэтому DPI напрямую не имеет никакого отношения к точности мышки. Это просто характеристика, показывающая какую площадь поверхности охватывает сенсор, и зависит от свойств линзы и размера светочувствительной матрицы сенсора.

Тем не менее, на разных расстояниях сенсор может по-разному различать поверхность, лучше либо хуже. И именно это в наибольшей степени определяет точность сенсора!

Сильное увеличение (высокое значение dpi) приводит к тому, что в сенсор попадает слишком мало света и фотографии становятся "шумными" (вспомните цветные пятна на фотографиях, сделанных ночью). А слабое увеличение (низкое значение dpi) не позволяет сенсору "видеть" текстуру поверхности. Кроме того, качество самих светочувствительных элементов тоже играет важную роль. В современных игровых мышках базовое разрешение находится в диапазоне 400-800 dpi.

DPI vs CPI

Полученные матрицей фотографии сенсор сравнивает между собой и по смещению рисунков определяет направление и скорость движения мышки. При этом, минимальное расстояние, пройденное мышью, которое может физически зарегистрировать её сенсор – это расстояние, которое фиксирует по крайней мере ОДИН светочувствительный элемент. Т.е. при перемещении мышки на расстояние L сенсор может считать максимум N движений. Поэтому для мышек более правильным будет использовать аббревиатуру CPIcounts per inch , т.е. количество считываний на дюйм.

Для тех, у кого по-прежнему возникают трудности с пониманием dpi/cpi, предлагаю внимательно проанализировать следующую картинку (Рисунок 2).

DPI = CPI!

"Цифровое" разрешение мыши

Современные методы сравнивания изображений позволяют определять параметры движения с субпиксельной точностью. Т.е. даже если на матрице изображение сместилось всего на один пиксель, сенсор может определить смешение на 5-10 пикселей! В сенсоре Pixart PMW3366, соотношение "один пиксель – одно считывание" выполняется лишь при 800 dpi. А максимальные для этого сенсора 12000 dpi достигаются его возможностью выдавать 16 считываний на один реальный пиксель.

При таком подходе, требования к качеству исходного изображения становятся еще более жесткими. Любой лишний "шумок" может катастрофически влиять на качество трекинга. Именно поэтому, для большинства сенсоров КАЧЕСТВО ТРЕКИНГА ЛУЧШЕ НА НИЗКИХ DPI. Почему так?

Если еще раз посмотреть на рисунок с разными линзами, можно заметить, что пиксели на матрице показаны либо полностью белыми, либо полностью черными. Это сделано для упрощения понимания dpi. В действительности все не совсем так. Вот как выглядит реальное изображение поверхности, полученное сенсором мыши (logitech g502, PMW3366):

Читайте также:  Глобальные элементы отбора обязательно должны использовать поля
Фотографии поверхности, сделанные сенсором PMW3366

На самом деле, реальная картинка представлена различными градациям серого цвета. Но что самое важное – надо понимать, что при смещении изображения, цвет пикселей не изменяется мгновенно. При миграции светлого пятна с одного пикселя на соседний, их цвета изменяются постепенно. По степени изменения оттенка серого сенсор и определяет параметры движения мыши. При этом мы можем сами указать, насколько сильно должна измениться яркость, чтобы сенсор зарегистрировал смещение. И тем самым мы указываем сколько "цифровых" считываний мы хотим получить для одного реального смещения пикселя на матрице.

Цифровое увеличение dpi

Математически такой алгоритм работает очень точно. Но в реальности у любого фотоэлемента есть "шум". Это значит, что интенсивность цвета на нем может случайно изменяться, даже если мышь вообще никуда не движется. И если заставить сенсор ловить самые маленькие изменения яркости (т.е. установить очень высокие значение DPI/CPI!), то сенсор может принять случайное изменение яркости вследствие шума за реальное движение!

Зачем нам высокие dpi?

Считывания, выдаваемые сенсором, обрабатываются операционной системой. При стандартных настройках указателя мышки в Windows одно считывание означает перемещение курсора ровно на одну точку на экране. А количество точек на экране зависит от разрешения монитора. Если разрешение экрана установлено 1920*1680, то мышь с 1600 dpi пройдет весь экран слева направо, если её передвинуть на 1920/1600=1.14 дюйма, т.е. всего за три сантиметра, а мышь с 3500 dpi – за 1.5 см! Т.е. ЧЕМ БОЛЬШЕ CPI ( DPI ) ТЕМ БЫСТРЕЕ МЫШКА БЕГАЕТ ПО ЭКРАНУ! И это, пожалуй, единственное явное преимущество высоких CPI – они позволяют комфортно водить мышкой по экранам с большим разрешением. Правда, для сегодняшних разрешений вполне хватает и 1000-3000 cpi .

В 3 D играх каждое считывания обрабатываются немного по-другому: одно считывание означает поворот на некоторый заданный угол. Как правило, этот угол имеет такую величину, что для комфортной игры будет вполне достаточно и 400 dpi
.
Отметим, что в случае с мышкой Logitech MX 518, минимальное расстояние, которое различит сенсор мыши при её перемещении будет равно L / N =1/ DPI =1/1600 0,000625 дюйма, т.е. примерно 0,015 мм! В случае с Microsoft 3.0/1.1 (400 cpi ) это расстояние будет равно 0,0625 мм. Очевидно, что чем больше CPI , ТЕМ СЛОЖНЕЕ навести мышку на конкретный пиксель на экране. Это похоже на прохождение гоночной трассы – вписываться в повороты легче на маленькой скорости (т.е. на малых CPI).

Отсюда мораль: ЧРЕЗМЕРНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ DPI ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ НЕ ИМЕЕТ НИКАКОГО СМЫСЛА.

Однако это совсем не значит, что мышки с высокими значениями dpi плохие. Скорее наоборот. Высокое значение dpi чаще всего означает, что в устройстве действительно установлен мощный сенсор. Другое дело, что даже для самых лучших сенсоров dpi лучше ставить поменьше. А производителям нужны продажи, вот они и делают упор на большие цифры, это привлекает покупателей.

Есть один момент. Многие мышки имеют кнопку переключения CPI. Что это значит? Допустим мы переключились с 1600 cpi на 800. В этом случае, сенсор прост о будет пропускать каждое второе считывание. А если переключимся на 400 dpi – сенсор будет пропускать 3 считывания из четырех. Именно по этой причине, мы говорим именно о максимальном значении CPI (DPI) сенсора. Выше него, увы, сенсор правильно работать не может. Что будет, если мы захотим наши максимальные значения 1600 cpi превратить в 3200? Мышь просто будет «придумывать» считывания, лежащие между двумя «реальными» считываниями. И такое явление не редкость. Кроме того, изменение CPI также может происходить "программно", например при помощи программного обеспечения мыши . Н о это происходит уже вне сенсора, и далеко не всегда благополучно сказывается на точности и скорости отклика сенсора.

Практический урок. SS Kinzu V2 и SS Kana

Как ни странно, обе мышки имеют один и тот же оптический сенсор PixArt PAW3305. Размер матрицы 32х32 элемента. Единственное, чем они отличаются – это линзой. В Кане она увеличивает изображение в два раза слабее. Что в итоге? Поскольку сенсор Каны видит в два раза больше поверхности, это позволило чуть ли не вдвое увеличить максимальную скорость движения, при которой сенсор все еще считывает движения. В случае с Kinzu V 2 любое резкое движение просто опрокинет ваш прицел в пол. Но есть и обратная сторона медали. Поскольку сенсор Каны видит в два раза больше поверхности, согласно формуле CPI = N / L , получится, что его реальные CPI уменьшаться в два раза! И если у Кинзу максимальное значение CPI равно 3200, то у Каны оно становится равным 1600. Но производитель SteelSeries заявляет для Каны максимальное CPI такое же как и у Кинзу, т.е. 3200. Вот и получается, что сенсору приходится просто вставлять между каждыми своими реальными считываниями одно придуманное, что приводит к ужасной точности Каны на 3200 CPI . Такие вот маркетинговые дела.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *