سوییچ نوری کیبورد یا Optical Keyboard Switches چیست و چگونه کار می کند؟

درباره سوییچ نوری کیبورد و رشد استفاده از آن‌ها بسیار شنیده‌ایم؛ ولی ابهام‌هایی باقی مانده‌اند که سوال «سوییچ نوری کیبورد چیست و چگونه کار می‌کند» هم شامل آن‌ها می‌شود. به زبان ساده، تفاوت سوییچ های نوری کیبورد با سوییچ‌های معمولی مکانیکی در این است که سوییچ‌های نوری به جای یک ارتباط مکانیکی، از نور برای فعال شدن استفاده می‌کنند. صدالبته این قصه سر دراز دارد.

سوییچ نوری کیبورد چگونه کار می‌کند؟

در همین ابتدا روشن کنیم که سوییچ های نوری کیبورد هنوز از اجزای مکانیکی استفاده می‌کنند. این سوییچ‌ها همانند سوییچ مکانیکی استاندارد، دارای قطعات متحرک فیزیکی هستند. شما روی یک کلید فشار می‌دهید، بدنه‌ی کلید در درون یک محور (شافت-shaft) به پایین حرکت می‌کند و یک فنر، سوییچ را به حالت اولیه‌ی خود بازمی‌گرداند. سوییچ‌های نوری می‌توانند خصوصیات فیزیکی یکسانی با سوییچ‌های معمولی داشته باشند، مثل عملکرد خطی (در کلیدهای قرمز)، عملکرد لمسی (در کلیدهای قهوه‌ای) و عملکرد کلیکی (در کلیدهای آبی).

بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع سوییچ های مکانیکی کیبورد

نکته‌ی مهم به چگونگی دریافت و انتقال فشار بر روی کلید مربوط می‌شود. سازندگان سوییچ نوری به شما خواهند گفت که سوییچ‌های مکانیکی قدیمی به دلیل اکسیداسیون و ساییدگی در نقاط تماسِ فلزیِ داخلی، دچار افت در عملکرد می‌شوند. همچنین مشکلی که از نویز و لرزش بالا و پایین شدن قسمت فلزی ناشی می‌شود، چندین میلی‌ثانیه تأخیر در سیگنال ارسالی بین کیبورد و کامپیوتر ایجاد می‌کند. به نظر می‌رسد که سوییچ نوری کیبورد هیچ‌یک از این مشکلات را ندارند.

علاوه بر این، ماهیت سوییچ نوری کیبورد هرگونه نیاز به لحیم‌کاری به یک بورد الکترونیکی (PCB) را رفع می‌کند. این مسئله می‌تواند (احتمالا) باعث کاهش هزینه‌های تولید شود و یک امکان بالقوه در خراب شدن کلیدها را از بین ببرد. برای مثال، وقتی که اتصال لحیم در زیر یک سوییچ کیبورد ضعیف باشد، می‌تواند کل ماتریس کلید را خراب کند و در نهایت سوییچ از محلی که لحیم‌کاری ضعیفی داشته، از کار بیفتد.

دو غول دنیای سوییچ های اپتیکال: A4tech و Adomax

دو شرکتی که با اطمینان می‌دانیم سوییچ نوری کیبورد می‌سازند، A4tech (سوییچ‌های «LK» Light Strike) و Adomax (سوییچ‌های Flaretech) هستند. اگرچه LK و Flaretech هردو سوییچ نوری هستند، ولی تفاوت‌های مهمی دارند.

سوییچ های نوری کیبورد مدل (LK (Light Strike

سوییچ‌های LK یک پرتوی نور مادون قرمز افقی در داخل محور سوییچ (shaft) ساطع می‌کنند. بدنه‌ی سوییچ پرتوی نور را مسدود می‌کند؛ اما هنگامی که یک کلید را فشار می‌دهید، بدنه را به سمت پایین هدایت می‌کنید که این کار باعث می‌شود پرتوی نور، از میان محور سوییچ (شافت) یک اتصال برقرار کند و دستور را اجرا نماید.

سوییچ های نوری LK در عمق 1.5 میلی‌متری فعال می‌شوند، در حالی که اکثر سوییچ‌های مکانیکی استاندارد در عمق 2 تا 2.2 میلی‌متری عمل می‌کنند. همچنین شرکت A4tech اعلام کرده که برگشت سوییچ‌ها به حالت اولیه سریع‌تر از اکثر سوییچ‌ها است. این کمپانی ادعا کرده است که سرعت پاسخگویی سوییچ LK در حد 0.2 میلی‌ثانیه است.

این شرکت این ادعا را هم کرده است که نرم‌افزار Key Response PK که متعلق به همین شرکت است، می‌تواند این سرعت را نشان دهد. در مورد چنین ادعایی، باید این موارد را در نظر بگیریم: اول از همه، نکته‌ای که باید در مورد آن هوشیار باشیم، جانبداری شرکتی است که هم فرایند انجام تست و هم نرم‌افزار آن را طراحی کرده است. در درجه‌ی دوم، ما این تست و نرم‌افزار آن را در عمل مشاهده کردیم و هرچند روشی عالی برای به نمایش گذاشتن قابلیت‌های سوییچ‌ها است، ولی به هیچ وجه جنبه‌ای علمی ندارد.

این تست با یک قطعه‌ی پلاستیکی کوچک در اندازه و شکلی شبیه به کلید اسپیس (space) در میان دو کیبورد- یک کیبورد Bloody با سوییچ‌های نوری LK و یک کیبورد دیگر از برندی نامشخص با سوییچ‌های مکانیکی معمولی- تنظیم شده است. برای انجام تست، شخص آزمایش‌کننده صفحه‌ی پلاستیکی را به پایین فشار می‌دهد و به طور همزمان یک کلید را روی هر دو کیبورد می‌زند و نرم‌افزار مربوطه، داده‌های فعال‌سازی را منتشر می‌کند.

ما متوجه شدیم که در صفحه‌کلید Bloody، نوار پلاستیکی روی یک کلید با سایز معمولی فشار داده می‌شود و در کیبورد با برند نامشخص روی کلیدی با اندازه‌ی بزرگ‌تر. همیشه عملکرد آن دو کلید با اندازه‌ی متفاوت، حتی اگر از همان سوییچ در کیبوردی یکسان استفاده کنند، کمی متفاوت خواهد بود. به این واقعیت هم توجه کنید که نقاط فعال‌سازی در دو سوییچ قطعا متفاوت است و این را هم از یاد نبرید که سوییچ LK حداقل 0.5 میلی‌متر زودتر از یک سوییچ مکانیکی معمولی فعال می‌شود. بنابراین اگر آن‌ها را همزمان فشار دهید، همیشه داده‌های نابرابری به دست می‌آورید.

این مسئله به این معنا نیست که A4tech یک شرکت فریبکار است که برای محصولش تبلیغ دروغ می‌کند. در حقیقت، ادعاهای A4tech به نظر پرآب‌وتاب می‌رسد و مبنای علمی دقیقی ندارد؛ اما ایده، طراحی و اجرای سوییچ‌های LK بسیار عالی به نظر می‌رسد، فقط نه به آن اندازه که شرکت A4tech سعی می‌کند نشان دهد.

سوییچ های نوری کیبورد مدل Flaretech

در حالی که سوییچ‌های LK از نور مادون قرمز در داخل شافت سوییچ استفاده می‌کنند، سوییچ های نوری Flaretech (فِلِیرتِک) از برند Adomax تمام اجزای مهم سوییچ را که در بالای بورد الکترونیکی (PCB) نصب شده‌اند، دارند. این سوییچ اساسا بی‌صدا و کاملا قابل تعویض است.

در واقع، ماهیت طراحی باعث می‌شود سوییچ‌ها به صورت ذاتی ماژولار باشند. شما می‌توانید با جداکننده‌ی مخصوص، هرکدام از آن‌ها را از سوکت جدا کنید و با دیگر سوییچ‌های Flaretech تعویض نمایید. با این توصیف، شما می‌توانید از هر مدلی از سوییچ‌های نوری Flaretech (قرمز، آبی و دیگر نمونه‌ها بسته به مدل‌هایی که در دسترس است) برای شخصی‌سازی کیبورد خود استفاده کنید. (این خاصیت ماژولار بودن شاید در مورد سوییچ های نوری LK نیز مصداق داشته باشد)

در زیر هر کلید کیبورد و اتصال آن به بورد الکترونیکی، یک چراغ LED برای نور پس‌زمینه وجود دارد و یک سنسور هم تعبیه شده که از تکنولوژی رادیومتری فوتوترمال مادون قرمز (IR PTR) استفاده می‌کند تا وقتی که یک شیء فیزیکی (در اینجا یک سوییچ) روی آن فشار می‌آورد، حرکت را تشخیص دهد.

درک این نکته مهم است که فعال‌کننده‌ی سوییچ از نظر فنی می‌تواند تقریبا هر چیزی باشد. وقتی در نمایشگاه کامپیوتکس 2016، کیبورد One از برند Wooting را دیدیم، متوجه شدیم که در نبود سوییچ، یک سر انگشت می‌تواند کلید را فعال کند.

همانطور که متخصصان شرکت Wooting نشان داده‌اند، این تکنولوژی بسیار تحسین‌برانگیز است؛ زیرا به یک سازنده‌ی کیبورد اجازه می‌دهد تا ورودی آنالوگ ایجاد کند و نقطه‌ی فعال‌سازی را در هر نقطه‌ای از جابه‌جایی کلید (با کمی احتیاط) قرار دهد.

ورودی آنالوگ باعث می‌شود بتوانید از درجه‌بندی فشار برای کنترل یک کاراکتر یا ماشین مسابقه‌ای در بازی (یا هر مدل بازی دیگری) استفاده کنید. این نوع ورودی در سوی مقابلِ حالت ساده‌ی فعال/غیرفعال قرار دارد که در هردو سوییچ‌های قدیمی و سوییچ نوری کیبورد LK به کار می‌رود. هنگامی که یک کلید را در صفحه‌کلید فشار می‌دهید- کلید W را مثال بزنیم که در بازی استفاده می‌شود- یک پیغام فعال/غیرفعال به کامپیوتر می‌فرستید. در اصل، این پیغام می‌گوید «کلید W را فعال کن». وقتی که با سوییچ‌های نوری Flaretech (و فریمور مخصوص) یک کلید را (دوباره همان کلید W را مثال بزنیم) روی کیبورد در حالت آنالوگ فشار می‌دهید، این پیغام را می‌فرستد که «آهسته‌تر یا سریع‌تر به جلو حرکت کن» که میزان آن بستگی به فشاری دارد که روی کلید وارد می‌کنید.

در مورد نقاط فعال‌سازیِ متغیر در سوییچ، از نظر فنی و با فریمور مناسب، می‌توانید فعال‌سازی را در هر نقطه‌ای از حرکت سوییچ Flaretech قرار دهید. در حال حاضر، سوییچ Flaretech سنسور مادون قرمز را پس از 2 میلی‌متر حرکت مسدود می‌کند. بنابراین ممکن است فعال‌سازی فقط بین 2 میلی‌متر و 4 میلی‌متر قابل تنظیم باشد (هنگامی که سوییچ پایین می‌آید).

برای توضیح بیشتر، نقل‌قولی را در مورد همین موضوع مطرح می‌کنیم:

«این امکان برای Flaretech وجود دارد که این مسئله را حل‌وفصل کند و مدل های بعدی سوییچ، پیش‌حرکتی در حد 1 میلی‌متر یا حتی صفر میلی‌متر داشته باشد. براین‌اساس در حال حاضر، شرکت Wooting می‌تواند نقطه فعال‌سازی را در هر نقطه‌ای بین فعال شدن و پایان حرکت (در مجموع 2 میلی‌متر) تا دهم اعشار تعیین کند. به عبارت دیگر، فعال‌سازی می‌تواند در نقطه‌ی 2 میلی‌متر، 2.1 میلی‌متر، 2.2 میلی‌متر و به همین ترتیب تا 3.9 میلی‌متر تنظیم شود. با فرض اینکه Flaretech فعال‌سازی را زودتر در حین حرکت سوییچ انجام دهد، نقطه‌ی فعال‌سازی می‌تواند در 0.1 میلی‌متر، 0.2 میلی‌متر، 0.3 میلی‌متر و به همین ترتیب تا 3.9 میلی‌متر تنظیم گردد.»

واضح است که این نوع فعال‌سازی متغیر فقط در یک سوییچ با عملکرد خطی (linear) ایدئال است؛ زیرا هرگونه حرکت ناگهانی لمسی (tactile)، تعادل حس لامسه‌ی شما را به هم می‌زند.

یکی از رمزهای مهم در فروش این تکنولوژی، نبود لحیم‌کاری در آن است که باعث می‌شود صفحه‌کلیدی که به سوییچ‌های نوری Flaretech مجهز شده است، احتمالا ارزان‌تر شود و شاید تولیدکنندگان صفحه‌کلید، این صرفه‌جویی در هزینه‌ها را در قیمت نهایی برای مشتری لحاظ کنند.

از سوی دیگر، بورد‌های الکترونیکی مربوطه (PCB) به احتمال زیاد گران‌تر خواهند بود؛ چرا که باید هزینه‌ی سنسور مادون قرمز را نیز در نظر گرفت (بدون لحاظ کردن چراغ‌های LED) که برای هر کلید سوییچ به کار می‌روند.

هردو سری سوییچ‌ نوری کیبورد مدل های LK و Flaretech با بدنه‌ی کلیدهای برند Cherry سازگاری دارند. بنابراین از کاربران تمنا می‌کنند که کیبوردها را به این کلیدهای متفاوت در ظاهر (key caps) مجهز کنند. (در کیبورد گیمینگ ای دیتا XPG Summoner از کلیدهای برند Cherry استفاده شده است)

چرا باید از سوییچ نوری کیبورد استفاده کنید؟

دلایل مختلفی وجود دارد که سوییچ های نوری کیبورد را نسبت به سوییچ‌های مکانیکی قدیمی برتری می‌دهد. این دلایل شامل سرعت، دوام، استحکام و امکان گسترش قابلیت‌های سوییچ می‌شود.

ویژگی اول : سرعت

چندین شرکت سازنده‌ی صفحه‌کلید در حال آزمایش تغییراتی در سوییچ‌ها هستند که اینطور که به نظر می‌رسد باعث می‌شود بتوانید برای تجربه‌ی گیمینگ بهتر، کلیدها را سریع‌تر فشار دهید. برند Cherry سوییچ سریع یا همان Speed Switch را عرضه کرده و برند Tesoro سوییچ‌های کمتر شناخته شده‌ی Agile را دارد و شرکت Kailh سوییچ‌هایی مکانیکی را توسعه داده که در درجه‌ی اول در لپ‌تاپ‌ها به کار رفته است (اما قابلیت استفاده در کیبوردهای معمولی رومیزی را دارد). برند SteelSeries نیز سوییچ QS1 را ساخته است. همه‌ی این سوییچ‌ها برای بهبود سرعت در مقایسه با سوییچ‌های مکانیکی قدیمی، نقاط فعال‌سازی و حرکت کلی کلید را کاهش داده‌اند.

سوییچ های نوری کیبورد می‌توانند سرعت را نیز افزایش دهند. شرکت A4tech سرعت را به عنوان اصلی‌ترین عامل در فروش سوییچ‌های LK در نظر گرفته است (که عمق حرکت سوییچ، کمتر از سوییچ‌های مکانیکی معمولی است) و ادعا می‌کند که چون سوییچ‌های نوری دچار مشکلات لرزش در بالا و پایین شدن که در سوییچ‌های مکانیکی وجود دارد، نیستند، طبیعتا سریع‌تر خواهند بود.

(با در نظر گرفتن همه‌ی مواردی که در بالا به آن‌ها اشاره کردیم- فعال‌سازی زودتر، عمق حرکت کمتر و عدم لرزش- و تاثیر مثبتی که بر سرعت دارند، با این حال، یک خصیصه‌ی انسانی در اینجا نقش دارد که می‌تواند مزایای سوییچ‌های سریع‌تر را تعدیل کند یا حتی به کلی از بین ببرد.)

ویژگی دوم: کارکرد قوی

ما بیش از یک صفحه‌کلید را در نمایشگاه کامپیوتکس دیدیم که امکان افتادن در آب را داشتند و اگرچه یک نمونه کیبورد غیرمکانیکی ارزان‌قیمت وجود داشت که برای شرایط محیطی نامتعادل و سخت طراحی شده بود، دیگر برندها سعی داشتند عملکرد سوییچ های نوری کیبورد را به رخ بکشند. شرکت تسورو (Tesoro) یک مدل را در ظرف آب انداخته بود و Adomax یکی از محصولات خود را در زیر یک آبشار کوچک قرار داده بود و هردو صفحه‌کلید همچنان کار می‌کردند. (دست مریزاد به محصولات الکترونیکی ضدآب و بدون لحیم‌کاری)

بیزینس محصولات ضدآب، فقط یک حقه‌ی جذاب است؛ اما به ماهیت کارکرد سوییچ‌ها اشاره می‌کند. هنوز هم قطعات متحرک فیزیکی در داخل سوییچ‌ها وجود دارد، اما اساسا این تجهیزات به قطع و وصل نور مربوط می‌شوند. (البته اگر در زیر آب بازی می‌کنید باید از این محصولات استقبال کنید)

نبود لحیم‌کاری روی سوییچ‌ها و فعال‌سازی غیرمکانیکی نیز به عمر بیشتر سوییچ‌ها کمک می‌کند.

ویژگی سوم: نوآوری

قانع‌کننده‌ترین چشم‌اندازی که سوییچ های نوری کیبورد می‌توانند ترسیم کنند، مربوط به نوآوری می‌شود و در اینجاست که ممکن است تفاوت دو تولیدکننده‌ی اصلی سوییچ نوری با هم مشخص شود. سوییچ های نوری LK بسیار جذاب و دلربا هستند، اما همانطور که اشاره کردیم، هنوز هم یک عملکرد ساده‌ی فعال/غیرفعال را ارائه می‌کنند. در مقابل، طراحی Flaretech از برند Adomax کمک می‌کند که کنترل‌های آنالوگ و فعال‌سازی متغیر که شرکت Wooting  در حال توسعه‌ی آن است، فعال شود و این رویکرد باعث می‌شود سوالات هیجان‌برانگیزی درباره‌ی قابلیت‌هایی که کیبوردهای گیمینگ مکانیکی می‌توانند و باید ارائه کنند، مطرح گردد.

در هر صورت، محدود کردن تکنولوژی‌های جدید به استفاده‌های معدودی که نسل‌های اولیه ارائه می‌دهند، کوته‌نظری است. هنگامی که ذهن‌های مبتکر با تکنولوژی‌های تازه درگیر می‌شوند، رغبت دارند که ایده‌ها و راه‌حل‌هایی را ارائه دهند که قبلا به ذهن هیچ‌کس نرسیده است.

جادوی بازاریابی برای سوییچ نوری کیبورد

مطمئنا هیچ شرکت تولیدکننده‌ی کیبوردی به خودش اجازه نمی‌دهد که فرصت بازاریابی را از دست بدهد. طول عمر سوییچ (چیزی در حدود 50 میلیون! 60 میلیون! یا 80 میلیون کلیک!) و نورپردازی RGB دو ویژگی برجسته‌ی کیبورد هستند که معمولا غلبه‌ی حاشیه بر متن را نشان می‌دهند. مسلما داشتن طول عمر بیشتر، بسیار خوب است اما در استفاده‌ی واقعی، آیا 80 میلیون کلیک مزیت به مراتب بیشتری نسبت به 50 میلیون کلیک دارد؟ نورپردازی RGB نیز قطعا چیزی است که مورد توجه بسیاری از کاربران قرار می‌گیرد و روش‌های بهتر و بدتری برای اجرای آن وجود دارد؛ ولی کاربران زیادی هستند که نورپردازی RGB را چیزی جز یک ویژگی تجملاتی گران‌قیمت نمی‌دانند!

به همین دلایل، از سازندگان صفحه‌کلید انتظار هر چرخش احتمالی را برای دلایل برتری سوییچ نوری کیبورد بر نمونه‌ مکانیکی استاندارد داشته باشید. مطمئن باشید که در آینده در مورد سوییچ‌های نوری کیبورد بیشتر خواهید شنید.