Keyboard Ghosting и SideWinder X4 | Прикладные науки

Узнайте о фантомных изображениях клавиатуры и новой технологии защиты от фантомных изображений в игровой клавиатуре SideWinder X4.

Компания Microsoft Hardware недавно объявила о
выпуск клавиатуры SideWinder X4 с новой технологией защиты от фантомных изображений. Эта клавиатура позволяет геймерам одновременно нажимать множество клавиш.
в то же время и иметь их точно сообщается.

Двоение клавиатуры: в чем проблема?

Ghosting — это проблема, заключающаяся в том, что некоторые клавиши клавиатуры не работают при одновременном нажатии нескольких клавиш. Нажатия клавиш, которые не отображаются на компьютере или кажутся
про исчезнувших говорят, что они были «призраками». На большинстве клавиатур, даже на тех, которые явно позиционируются как «анти-призраки», это происходит со многими трехклавишными.
комбинации. Представьте, что вы играете в свою любимую видеоигру и не можете, скажем, бежать по диагонали и одновременно стрелять из оружия (скажем, одновременно нажимая a, w и g). Этот
является результатом внутренней конструкции большинства существующих клавиатур, как будет объяснено ниже.

Но на моей клавиатуре написано «Анти-привидение»!

Когда клавиатура продается как «анти-привидение», это может просто относиться к определенному набору клавиш на клавиатуре, которые хорошо работают вместе. Это не обязательно гарантирует, что члены
этот набор клавиш позволяет избежать ореолов при сочетании с другими клавишами на клавиатуре.

Еще одна маркетинговая стратегия состоит в том, чтобы заявить, что клавиатура допускает «до» некоторого большого количества нажатий клавиш. Это было бы верным утверждением о клавиатуре, даже если бы использовалась только одна комбинация.
клавиш такого размера можно нажимать одновременно, в то время как многие три комбинации клавиш остаются с проблемами ореолов. Пользователь такой клавиатуры может отнести оставшиеся ошибки к
другие источники. Например, пользователь, играющий в игру, может подумать, что он или она не нажал клавишу достаточно быстро для соблюдения правил игры, а не о том, что клавиша не сообщается системой.
оборудование вообще.

В отличие от решений частичной защиты от ложных срабатываний, которые имеют много комбинаций трех клавиш, которые не работают, SideWinder X4 от Microsoft использует технологию мультитач, которая позволяет ему обнаруживать и сообщать
любая комбинация из 17 или менее клавиш QWERTY. Кроме того, он может сообщать о семи клавишах-модификаторах, одной горячей клавише и одной макроклавише, в результате чего максимальное количество сообщаемых клавиш достигает 26.  (См.
SideWinder X4 Anti-Ghosting F.A.Q. Чтобы получить больше информации.)

Что вызывает ореолы?

Призрак обычно является результатом одного или нескольких из следующих трех ограничений: (1) аппаратное обеспечение не может прочитать данную комбинацию клавиш; (2) программное обеспечение на компьютере не
поддержка нескольких одновременных ключей; или (3) протокол связи между аппаратным и программным обеспечением ограничивает максимальное количество сообщаемых одновременных ключей. В следующем разделе обсуждается
более подробно аппаратная конструкция типичных клавиатур, которая ограничивает количество клавиш, которые можно читать одновременно.

Почему оборудование клавиатуры не может прочитать некоторые клавиши?

Большинство клавиатур сделаны из стопки пластиковых листов, отпечатанных серебряными чернилами в сетке проводов столбцов и рядов, изначально не соединенных между собой, под клавишами. После этого нажатие клавиши может быть
определяется как соединение между определенной парой проводов столбца и строки из-за давления ключа над ним.

Нажатие одной клавиши

Примечание. Проводка под этими клавишами упрощена в учебных целях

Как правило, когда клавиатура смотрит, какая клавиша нажата, она смотрит на каждый провод столбца, по одному, и видит, какие провода строки подключены к нему или закорочены. Когда
нажата только одна клавиша, будет ровно один провод столбца, у которого при проверке будут закорочены все провода ряда, а затем ровно один провод ряда. Этот узор однозначно
определяет, какая клавиша была нажата; есть только одна точка контакта, которая может привести к таким результатам теста.

Нажатие двух клавиш (разные строки и столбцы)

Когда две клавиши нажаты одновременно, опять же, клавиатура будет смотреть на каждый провод столбца, чтобы увидеть, какие провода строки подключены к нему. Когда строки и столбцы разные
между двумя клавишами будет два провода столбца, каждый из которых приводит к короткому проводу на один ряд, и эти провода ряда не будут одинаковыми. Это может произойти только с одним набором нажатий клавиш,
поэтому клавиатура может точно сообщить, какие клавиши нажаты.

Нажатие двух клавиш (один и тот же столбец)

Когда два нажатия клавиши имеют общий столбец, каждое из них снова может быть определено с уверенностью. Тестовый проход для коротких замыканий покажет, что только один провод столбца подключен к любой строке.
провода, и этот провод будет подключен ровно к двум рядам. Точно так же, когда два ключа имеют общую строку, шаблон будет заключаться в том, что каждый из двух столбцов будет отображать соединение одной строки,
и оба будут одной и той же строкой. Это также может произойти только для одного набора нажатых клавиш для данной модели шорт. На самом деле любой набор коллинеарных контактов может быть
однозначно определяется.

Коллинеарные комбинации одновременных клавиш различны

Нажатие трех клавиш (общие строки и столбцы)

Однако, когда нажаты три клавиши, не обязательно верно, что клавиши, создающие узор шорт, могут быть однозначно определены. Например, когда три ключа совместно используют оба
строка и столбец, есть пять разных наборов ключей, каждый из которых будет создавать один и тот же шаблон шорт: одни и те же два столбца, каждый из которых соединен с одними и теми же двумя строками. (Обратите внимание, что в
в приведенном выше примере соединенный столбец справа закорочен на верхний из двух соединенных рядов посредством всех трех контактов; на самом деле схема включает в себя p связанного столбца
провод слева). Пять различных наборов нажатий клавиш, которые создают один и тот же рисунок шорт, как показано выше, показаны ниже.

Неразличимые нажатия клавиш

Помните, что обычная клавиатура просто проверяет, соединен ли столбец со строкой. Количество контактов, через которые он должен пройти, не суммируется, становясь «более связанным» по мере увеличения количества контактов.
добавляются связи. Клавиатура просто видит наличие или отсутствие соединения, что делает вышеперечисленные шаблоны неразличимыми. Когда это происходит, шаблон
неоднозначно, типичная клавиатура перестает сообщать о новых нажатиях клавиш, чтобы не сообщать о неправильных клавишах. Мы называем эти незарегистрированные нажатия клавиш «фантомными».

Не все наборы одновременных ключей больше двух неоднозначны (например, приведенный ранее пример коллинеарных ключей). Обычно клавиатуры сообщают как можно больше однозначных
ключи как могут. Однако стандартный протокол отчетов ограничивает количество одновременных клавиш шестью клавишами QWERTY плюс модификаторы (такие как Shift,
Ctrl и Alt). Некоторый
Клавиатуры с защитой от ложных срабатываний могут сообщать о дополнительных клавишах, помимо этого, либо с помощью специального протокола отчетов, разработанного с повышенным пределом, либо путем отправки дополнительных отчетов для
комбинации большого количества клавиш. Однако оба эти решения создают проблемы. Использование пользовательского протокола может не работать должным образом до загрузки операционной
системе, например, при загрузке компьютера или установке операционной системы. Клавиатура, подобная этой, может потребовать переключения между протоколами для поддержки состояний, когда
пользовательский протокол использовать нельзя. Напротив, отправка нескольких отчетов позволяет использовать клавиатуру, когда компьютер находится в этих состояниях. Однако, поскольку,
Программное обеспечение клавиатуры компьютера не предназначено для использования таким образом, существует возможность неожиданного поведения программного обеспечения, получающего множественные отчеты вместо
единый отчет при одновременном нажатии большого количества клавиш.

Как разработчики клавиатуры улучшают это?

Простое изменение, которое используют производители клавиатур, заключается в перестановке проводов таким образом, чтобы важные комбинации клавиш не вызывали этой проблемы. Однако все это делает
переместите проблемы в другие наборы ключей, которые пользователь вряд ли заметит.

Другая возможность состоит в том, чтобы добавить дополнительные провода для создания более однозначных случаев. Однако это дороже, так как для считывания дополнительных проводов требуется больше схем.

В крайнем случае клавиатуры были сделаны с диодом на каждой клавише, чтобы каждую клавишу можно было обнаружить отдельно. Как мы обсуждали выше, при нажатии только трех
клавиш в определенных конфигурациях, четвертая клавиша также будет нажата, потому что цепь будет завершена, «путешествуя назад» по обычным маршрутам.
устанавливается каждым из трех контактов. Диоды предотвращают образование такой цепи, потому что диоды проводят ток только в одном направлении.