Частота опитування миші: 1000Hz чи 500Hz?

Подвоєння частоти опитування з 500Hz до 1000Hz скорочує інтервал звітів із двох мілісекунд до однієї, а середнє очікування планування — приблизно на півмілісекунди. Це покращення стосується лише одного етапу конвеєра вводу і важливіше всього там, де частота оновлення дисплея, частота кадрів та обробка вже швидкі. Для офісної роботи та казуальних ігор 500Hz зазвичай достатньо і може знизити навантаження на процесор або витрату батареї. Ставтеся до 8000Hz як до варіанту звітності високої роздільної здатності, а не до гарантованого відчутного апгрейду. Браузерний тестер виявляє закономірності таймінгу подій, але перевірити саму частоту USB-звітів здатен лише нативний інструмент.

В цифрах

Перехід зі 125Hz на 1000Hz прибирає 3.5мс середнього очікування планування. Перехід зі 1000Hz на 8000Hz — близько 0.44мс. Це розрахункові різниці етапу опитування, а не наскрізні заміри конкретної миші або системи.

Виробники мишей тепер рекламують 8000Hz як заголовну специфікацію з явним підтекстом: усе менше вас стримує. Крок з 500Hz на 1000Hz на папері справді реальний, але наслідок на екрані помітно менший, ніж підказує подвоєне число, а гонитва за вищими частотами несе витрати, про які маркетингові матеріали мовчать. Ось чесний розрахунок.

Що насправді описує частота опитування

Миша сеплює своє положення та передає ці дані комп’ютеру з фіксованою частотою. При 500Hz вона звітує кожні дві мілісекунди. При 1000Hz — кожну мілісекунду. При 8000Hz — кожні 0.125 мілісекунди. Вища частота означає частіші оновлення положення і, отже, потенційно меншу затримку між рухом руки та відгуком курсора.

Ключове слово — потенційно. Опитування — один етап конвеєра затримки, і майже ніколи не найдовший.

Арифметика, яку цитують усі, і контекст, який вона опускає

Різниця між 1000Hz та 500Hz становить одну мілісекунду інтервалу звіту. Це повне вимірюване перевага на етапі опитування, а оскільки рух виникає у випадкових точках усередині інтервалу, середня реалізована економія ближче до половини мілісекунди.

Тепер поставте це поруч з іншими етапами того самого конвеєра:

Одна мілісекунда, виграна подвоєнням частоти опитування, — похибка округлення поруч з оновленням дисплея та рендерингом кадрів. Помітьте: ~200мс зорової реакції людини з таблиці — категорія вимірювання зовсім інша. Це час, за який мозок обробляє візуальний стимул і відповідає, а не затримка у вхідному конвеєрі, тому ділити його на інтервал опитування — некоректне порівняння. Саме ця пропорція — вся причина, через яку багато користувачів не можуть надійно відрізнити 500Hz від 1000Hz у звичайному використанні, хоча чутливість різниться за залізом, завданням та індивідуальними особливостями.

Коли 1000Hz і вище справді допомагає

Вища частота опитування вірогідніше за все має значення, коли інші ланки ланцюга вже швидкі. Наприклад, це може включати:

• Дисплей високої частоти оновлення, у діапазоні 240–360Hz, щоб екран справді міг показувати оновлення з інтервалами менш ніж чотири мілісекунди.
• Стабільно високі частоти кадрів, помітно вищі за частоту оновлення дисплея, щоб готові кадри існували для заповнення цих можливостей оновлення.
• Низьку системну затримку на всьому шляху: пряме USB-підключення, мінімум фонової обробки, без оверлеїв на шляху вводу.

У межах цього вузького, навмисно оптимізованого змагального вікна частина гравців може витягти реальну користь із 1000Hz, а іноді й із вищих частот. Поза ним користь помітити важче: вузьке місце переміщується в інше місце, а додаткові звіти можуть об’єднуватися або сеплюватися перш, ніж вплинуть на щось видиме.

Витрати подальшого підвищення

Вища частота опитування не безкоштовна, а вище 1000Hz розплата стає суттєвою:

Навантаження на процесор

Кожен звіт проходить через стек вводу операційної системи та часто ігровий рушій. На чотирьох–восьми тисячах герц це споживає вимірюваний процесорний час, і на слабких системах викликане цим зниження частоти кадрів може збільшити сумарну затримку, а не зменшити.

Розряд батареї

Бездротові миші на підвищених частотах зазвичай споживають більше енергії, і 8000Hz може помітно скоротити час роботи між зарядками на деяких моделях.

Звіти, що рідко доходять до видимої користі

Миша 8000Hz звітує кожні 0.125 мілісекунди, а дисплей 360Hz оновлюється кожні 2.8. Між послідовними кадрами приходить понад двадцять звітів; ОС та ігровий рушій об’єднують, групують або сеплюють їх у власному темпі, тому надлишкова гранулярність ненадійно доходить до відрендереного кадру.

Частота опитування — не якість прицілювання і не DPI

Два стійких змішання спотворюють рішення про покупку:

• DPI — чутливість сенсора, що описує переміщення курсора на дюйм фізичного руху. Вона повністю незалежна від опитування і налаштовується заради комфорту, а не затримки.
• Якість прицілювання випливає з точності сенсора, поверхні, хвата та практики. Миша 1000Hz з сенсором, що демонструє згладжування або angle snapping, буде цілитися гірше, ніж миша 500Hz з чистою реалізацією сенсора.

Ні те, ні інше специфікація опитування не покращує, а виробники виграють від цієї неоднозначності.

Перевірте, що ви реально отримуєте

Налаштована та фактична частота можуть розходитися, але браузер не може прямо зчитати апаратну частоту опитування: події миші підвладні об’єднанню в браузері, плануванню головного потоку та обробці вводу ОС, тому веб-таймінг не здатен довести істинний інтервал USB-звітів. Для надійного вимірювання використовуйте виділену нативну утиліту, що читає дані рівня USB, або ПО виробника миші. Що може браузерний інструмент на кшталт нашого тестера миші — груба перевірка закономірностей: незвично довгі та стійкі проміжки між записаними оновленнями можуть вказувати на проблему підключення, драйвера, приймача або планування, яку варто перевірити нативним інструментом. Підключіться прямо до безумовно справного порту материнської плати і переперевірте, перш ніж робити висновок, що винна миша.

Рекомендовані значення за замовчуванням

• Дротяна ігрова миша: 1000Hz — розумне значення за замовчуванням на більшості сучасних систем; знизьте, якщо спостерігаєте проблеми з процесором або часом кадру.
• Бездротова миша: багато сучасних приймачів 2.4GHz підтримують 1000Hz, тому обирайте за пріоритетом: 1000Hz, якщо потрібен найкоротший інтервал звітів, або 500Hz, якщо важливіша автономність. Різницю у відчуттях багато користувачів виявлять з працею, а економія батареї на 500Hz може бути реальною.
• Змагальна збірка з дисплеєм високої частоти оновлення та високими частотами кадрів: спробуйте 1000–2000Hz і чесно оцініть, чи помічаєте ви різницю. Якщо ні, відступіть і поверніть запас процесора.
• Усі інші, включаючи більшість робочих завдань: 500Hz зазвичай достатньо. Перевіряйте налаштування лише при пошуку конкретної проблеми.

Як USB обробляє звіти миші на рівні протоколу

USB-пристрої спілкуються з хостом через ендпоінти, кожен із яких налаштований на певний тип передачі. Миші використовують interrupt-передачі, чий інтервал опитування контролер хоста планує з налаштованою частотою, — хост резервує ці часові слоти, хоча фактична доставка під навантаженням системи все ж може дрижати. Пристрій відповідає тими даними, які готові. Часова гранулярність залежить від швидкості USB: пристрій Full-Speed (типовий для мишей) планується кадрами по одній мілісекунді, пристрій High-Speed використовує мікрофрейми по 125 мікросекунд. Миша, налаштована на 1000Hz, отримує слот в одну мілісекунду на з’єднанні Full-Speed; точна семантика інтервалів ендпоінта різниться між Full-Speed та High-Speed, а фактичний темп звітів залежить ще й від того, як інтервал оголошений у дескрипторі пристрою.

Сам пакет звіту визначається HID-дескриптором пристрою, що оголошує структуру та розмір даних, які шле миша. Стандартний звіт містить байт стану кнопок, дельту X, дельту Y та опціонально колесо та додаткові осі. Корисне навантаження мале — зазвичай вісім–шістнадцять байт, — тому пропускна здатність майже ніколи не є головним обмеженням. Обмеження — таймінг: як часто хост планує передачу, наскільки швидко пристрій може її заповнити і як швидко стек вводу ОС її обробить.

На рівні операційної системи кожен отриманий звіт викликає переривання, що проходить через стек USB-драйверів, класовий драйвер HID та, зрештою, підсистему вводу, яка оновлює положення курсора або пересилає подію активному застосунку. ОС не просто пересилає кожен звіт ігровому рушію: вона групує, об’єднує або обробляє їх за власною схемою обробки вводу, так що не кожен звіт обов’язково впливає на відрендерений кадр.

Розуміння на рівні протоколу прояснює кілька пунктів. По-перше, частота опитування — властивість конфігурації USB-ендпоінта, а не сенсора миші: сенсор може сеплювати у власному темпі незалежно. По-друге, сумісні хост та пристрій можуть планувати звіти з налаштованим інтервалом, але фактичний темп усе одно залежить від дескриптора, прошивки, підключення та планування операційної системи. По-третє, вартість обробки накопичується на екстремальних частотах і може знижувати продуктивність ігор на деяких системах. Специфікація описує темп планування, а не гарантію перцептивного покращення, і шари між проводом та екраном додають свою затримку, яку частота опитування не адресує.

Ще одна тонкість: планування USB-контролера не ідеально детерміноване. Контролер хоста керує кількома пристроями на спільній шині, і інший трафік може вносити невеликі варіації таймінгу. Розмір цієї варіації залежить від контролера, драйверів, підключених пристроїв та операційної системи, тому його слід вимірювати, а не припускати. Прямий порт материнської плати — розумна діагностична точка порівняння, але USB 3.x для миші сам по собі не обов’язковий.

Щоб зрозуміти, де частота опитування перебуває в загальному ланцюгу затримки, корисно простежити один рух миші через кожен етап від фізичної поверхні до видимої зміни курсора. Кожен етап додає час, і опитування — лише один із них.

Сеплювання сенсора. Оптичний сенсор захоплює зображення поверхні з високою внутрішньою частотою — часто 12 000–16 000 кадрів на секунду — і порівнює послідовні кадри, обчислюючи рух. Цей процес повністю внутрішній для сенсора і йде на власній частоті незалежно від USB-опитування. Сенсор видає дельту положення та передає її мікроконтролеру миші.

Обробка мікроконтролера. MCU приймає дельту сенсора, застосовує налаштовану обробку на кшталт angle snapping, згладжування або прискорення і збирає пакет USB-звіту. Етап додає невелику, але ненульову затримку: ілюстративні моделі дають менше однієї мілісекунди на добре спроектованій прошивці, але фактичні значення залежать від пристрою і можуть бути більшими при важкій DSP-обробці.

USB-передача. Це етап, яким керує частота опитування. При 1000Hz зібраний звіт чекає на наступну заплановану interrupt-передачу, що відбувається кожну мілісекунду. У середньому звіт чекає половину інтервалу — 0.5 мілісекунди — до передачі хосту. При 500Hz середнє очікування подвоюється до однієї мілісекунди.

Стек вводу операційної системи. Хост приймає звіт, обробляє його через USB-драйвер, класовий драйвер HID та підсистему вводу. Положення курсора оновлюється в композиторі ОС, а сира подія вводу пересилається грі. Цей етап зазвичай моделюють у одну–три мілісекунди залежно від ОС, версії драйвера та навантаження системи, — вважайте це ілюстративним діапазоном, а не заміром якоїсь конкретної системи.

Обробка ігровим рушієм. Гра приймає подію вводу, застосовує власну логіку (масштабування чутливості, raw input проти буферизованого вводу, залежне від частоти кадрів сеплювання) і включає рух у наступний відрендерений кадр. Якщо гра йде при 60fps, кожен кадр займає 16.7 мілісекунди, отже рух не з’явиться на екрані раніше наступного відрендереного та показаного кадру.

Показ дисплеєм. Відрендерений кадр іде на монітор, який показує його у власному інтервалі оновлення. При 144Hz кадр з’являється на екрані в межах 6.9 мілісекунди після прибуття у вхідний буфер дисплея.

Складаючи типові етапи з середніми очікуваннями в ілюстративній моделі (це не замір конкретної миші або гри): сенсор (~0.25мс) + MCU (~0.5мс) + USB при 1000Hz (~0.5мс середнього очікування) + ОС (~2мс) + гра при 60fps (~8.3мс середнього очікування кадру) + дисплей при 144Hz (~3.5мс середнього очікування оновлення) ≈ близько 15 мілісекунд сумарно. У цій моделі етап USB-опитування дає приблизно 3% суми. Подвоєння інтервалу до 500Hz додає в середньому ~0.5 мілісекунди, збільшуючи суму до ~15.5 мілісекунд. Тому виміряна різниця між 500Hz та 1000Hz стабільно менша за одну мілісекунду — решта конвеєра не змінюється. Ці цифри — ілюстративна модель, а не замір якоїсь конкретної миші, ОС або гри; реальні значення цілком залежать від вашого заліза, драйверів та софту.

Висновок не в тому, що частота опитування неважлива, а в тому, що це останній компонент для оптимізації. У тій самій моделі середнього очікування: якщо гра йде при 60fps, підйом частоти кадрів до 144fps прибирає близько 4.9 мілісекунди середнього очікування кадру (16.7мс/2 мінус 6.9мс/2) — приблизно вдесятеро більше за економію від подвоєння частоти опитування. Якщо дисплей працює при 60Hz, апгрейд до 144Hz прибирає в середньому близько 4.9 мілісекунди (16.7мс/2 мінус 6.9мс/2). Точні числа залежать від того, чи міряєте ви середнє очікування, повний час кадру чи наскрізну затримку, тому вважайте їх ілюстрацією, а не універсальною істиною. Обидві зміни вдодач дають видиме покращення чіткості руху, якого коригування частоти опитування не дають. Лиш коли частота кадрів і частота оновлення вже високі, внесок частоти опитування стає пропорційно більшою часткою решти затримки, і навіть тоді він малий в абсолютному вираженні.

Єдине число, яке варто запам’ятати

1000Hz може скоротити інтервал етапу опитування максимум на одну мілісекунду порівняно з 500Hz — це реально, але часто важко вловити. Направте оптимізацію спочатку на частоту оновлення дисплея та стабільну частоту кадрів, оскільки ці етапи можуть давати набагато більші затримки, а потім оцініть, чи змінює частота опитування щось відчутне для вас. Поки решта конвеєра не здатна використати 8000Hz, вважайте її високоточним варіантом звітності, а не гарантованим відчутним апгрейдом.