Скорость звука ничто по сравнению со скоростью света, которая уже много лет назад появилась на рынке клавишных. По крайней мере, что касается механизма действия, ведь после того, как около двух десятков лет назад механическим переключателям вернули былую славу, их со временем усовершенствовали, полностью переосмыслив способ считывания их активации. Поэтому сегодня мы подробно рассмотрим и ответим на вопрос, как работают оптические переключатели в клавиатурах.
На самом деле оптические переключатели имеют много общего с механическими. Однако их принято описывать просто как оптические, хотя прочитав этот пост вы поймете, почему их гораздо лучше описывать как оптико-механические переключатели, что является наиболее правильным. Они не так популярны, как механические, и предназначены в основном для большинства игровых моделей, но по-прежнему входят в состав многих моделей на рынке клавиатур. Именно поэтому стоит знать, как они работают, ведь они многое предлагают.
В настоящее время на рынке представлены в основном оптические переключатели от Gatreon, Bloody, Razer или Keychron. Razer и Bloody оставляют их для своей продукции, а вот Gatreon и Keychron с удовольствием продают их сторонним компаниям, которые сами разрабатывают клавиатуры.
Как работают оптические переключатели? Сравнение с механическим отвечает на все вопросы
Правильное название этих переключателей раскрывает все самое важное в их работе и конструкции, потому что оптические переключатели на самом деле сочетают в себе многие из этих механических свойств. На первый взгляд даже трудно отличить один переключатель от другого, потому что оба заключены в характерный двухсекционный внешний кожух, увенчанный «крестовым» штифтом, на который надеваем ключ (keycap) и даже в способ работы они похожи друг на друга. Они даже к клавиатуре подключаются одинаково, ведь оба типа переключателей выходят на внутреннюю плату (ламинат), а верхняя панель корпуса держит их в узде. Так в чем же разница?
Подходя к делу теоретически и с точки зрения потенциального потребителя, взгляд на характеристики отдельных выключателей не может ответить на этот вопрос. По сути, оба типа характеризуются специфическим путем и характером работы, величиной активации или силой, необходимой для нажатия клавиши как до самого конца, так и в момент активации. Однако оптические переключатели имеют меньшую скорость отклика и зачастую более впечатляющую долговечность. Не зря.
Как я уже упоминал, оптические и механические переключатели внешне практически идентичны, но различаются способом активации. Однако это не означает, что мы не найдем внутри них подобных решений. В обоих имеется пружина, опирающаяся на штифт, отвечающая в основном за создание сопротивления и возвращение ключа на исходное место. Это означает, что независимо от типа переключателя при нажатии на клавишу нажимается внутренний штифт на пружине, которая в случае исчезновения давления вернет штифт (а значит и ключ) в исходное положение. На пути может оказаться дополнительный элемент, который сделает линейную характеристику с заметным сдвигом, т.е. нелинейной.
В механических переключателях машиночитаемая активация кнопки происходит, когда при нажатии клавиши мы неосознанно «подключаем» скрытую электрическую цепь , соединяющую два металлических элемента. Это то, что генерирует компьютерно-читаемый сигнал. Оптический переключатель, с другой стороны, устраняет необходимость физического контакта между двумя проводящими материалами .
Вместо этого в них находится пучок света (обычно инфракрасного), который постоянно попадает в переключатель на штифт, блокирующий его «отверстием» на определенной высоте. Именно через него проходит луч света в момент активации и попадает на датчик, который фиксирует активацию и посылает соответствующий сигнал. Это полностью устраняет "дребезг" или ложные показания активации, которые могут быть вызваны дрожанием при нажатии кнопки. В механических клавиатурах от этого защищает так называемое "debounce-time", а продвинутые могут его регулировать.
Оптические и механические переключатели
Мы уже знаем основы, поэтому можем перейти к самому важному, то есть к преимуществам и недостаткам обоих решений. Однако сразу подчеркну, что в этой дуэли нет явного победителя. Если бы были, то одно решение уже давно бы вытеснило с рынка другое, но как видно по универсальности механических переключателей, несложно догадаться, какие из них более любимы и выгодны с точки зрения производства. Могу подтвердить на своей шкуре, потому что за последние годы протестировал несколько десятков (ближе 100, чем 20) клавиатур с механическими переключателями. С оптическими я могу пересчитать на пальцах одной-двух рук.
Физическая работа двух переключателей идентична до такой степени, что даже опытные в них могут иметь проблемы с распознаванием различий между ними. Однако те, кто более чувствителен, заметят более плавную работу оптических переключателей, и одному это может понравиться, а другому — нет. Они могут даже прийти к выводу, что писать или даже играть на оптических устройствах откровенно неприятно и несколько «пусто», что также связано с уровнем шума, который иногда оказывается неожиданно выше на стороне оптических переключателей.
Однако разница в методе активации напрямую влияет на более высокую долговечность и скорость работы оптических переключателей. Датчик и луч света всегда будут сильнее, быстрее и совершенно неинвазивны по сравнению с двумя соприкасающимися металлами, которые, кроме того, разрушаются в результате окисления и износа, что со временем может ухудшить характер механических переключателей. Проблема в том, что эта скорость сводится к миллисекундам (2 против ~6 мс), а саму выносливость следует рассматривать с нескольких сторон.
Несомненно то, что оптические переключатели могут похвастаться более высоким числом активаций по сравнению со средним числом, предлагаемым механическими . Однако следует исключить из этого дорогие, зарекомендовавшие себя Cherry MX, которые соответствуют оптической стойкости в 100 миллионов активаций. К сожалению, чем глубже мы копаем, тем лучше понимаем, что многое зависит от качества данной клавиатуры, а точнее ее ламината.
Может показаться, что каждый из оптических переключателей излучает вышеупомянутый световой пучок. Правда, в большей степени это вызвано ламинатом , от которого лучи инфракрасного света направляются вертикально к выключателю, а затем отражаются от него до горизонтального положения. Когда припаянный к ламинату диод (их столько, сколько кнопок) откажется слушаться (хотя судя по их долговечности шансов на это мало), выключатель придет в негодность и ремонт потребует замены самого диода .
Кроме того, оптические переключатели в силу своей природы часто не впаяны, а запрессованы , что значительно облегчает их замену. Когда заливаешь клавиатуру сладким напитком, это даже выгодно, ведь нужно только заменить переключатели и хорошенько вымыть ламинат.
Конечно, среди механических клавиатур тоже есть идентичные аналоги, но они встречаются гораздо реже, и не зря — обычно оптические варианты дороже на большее количество компонентов, поэтому приходится предлагать что-то «дополнительное». Однако это не означает, что на рынке не хватает клавиатур с постоянно припаянными оптическими переключателями. Однако, когда дело доходит до удовольствия от замены переключателей, в этом отношении определенно лучше использовать механические версии , потому что они более широко доступны на рынке и их намного больше.