首先明確一點(diǎn)，先把自己能力提升到對(duì)延遲有高要求的地步，再去提升相關(guān)設(shè)施才有更大的意義。

游戲延遲以及顯示延遲才是大頭，過于糾結(jié)芯片提升十分有限

文章比較枯燥，想看哪部分請(qǐng)手動(dòng)跳轉(zhuǎn)

雖然大家都知道，延遲確實(shí)是對(duì)幾乎所有的游戲都有不良的影響，但是，這玩意對(duì)于我們有多大的直觀影響，可能大部分人的認(rèn)識(shí)其實(shí)都稍微有點(diǎn)偏頗。我想應(yīng)該是有不少人覺得，只要延遲低于一幀，就不會(huì)有實(shí)質(zhì)影響，問題是真的是這樣嗎？

?

Part1 usb輪詢機(jī)制說明

Part2 手柄延遲測試之對(duì)點(diǎn)測試

Part3 手柄延遲測試之a(chǎn)rduino

Part4 手柄延遲對(duì)我們究竟有什么影響

Part1 usb輪詢機(jī)制說明

要解釋這個(gè)問題，最起碼我們要了解一下usb的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制。

假設(shè)我們有這么一個(gè)場景：

——————————————————————

剛插上手柄

主機(jī)：你誰啊

手柄：我usb手柄

主機(jī)：啊，報(bào)一下姓名

手柄：xxxxxx，一會(huì)每幾毫秒碰個(gè)頭

——————————————————————

之后每過幾毫秒

主機(jī)：阿柄，匯報(bào)一下工作

手柄：xxxx鍵在按著，資道吧

主機(jī)：資道了

——————————————————————

整個(gè)對(duì)話會(huì)固定每隔幾毫秒做一次，這件事一秒做多少次，就叫usb的輪詢率。另外有些主機(jī)會(huì)有加密或者是隔三差五會(huì)改暗號(hào)，暗號(hào)對(duì)不上直接讓手柄滾蛋（ps4）

我們關(guān)注的usb延遲實(shí)際上是，從我按鍵按下去，到最終usb發(fā)出按鍵信號(hào)的結(jié)果這中間會(huì)間隔多久。那么從這個(gè)機(jī)制上看，首先至少可以感覺的是，usb的輪詢率高的話至少比低要好一點(diǎn)，理論上如果你輪詢率是60的整數(shù)倍的話還不錯(cuò)，但是正常來講輪詢的時(shí)間是其他的時(shí)間，比如1,2,4ms。。。。所以說，還是盡量高一點(diǎn)吧，畢竟電競的各項(xiàng)要求還是非常高的，現(xiàn)在的電競鍵盤和鼠標(biāo)都打著1ms的旗號(hào)，好處是，夠快，壞處是，費(fèi)電。

那么整個(gè)過程，延遲產(chǎn)生的重大因素，就是芯片的單片機(jī)本身的處理速度，以及代碼的優(yōu)化。如果說手柄太笨的話，那么芯片每輪告訴主機(jī)的按鍵信息可能就是幾輪之前自己記錄下來的信息。

Part2 手柄延遲測試之對(duì)點(diǎn)測試

那么，我們?nèi)绾螠y量手柄的延遲？這個(gè)可以好好說一下

一個(gè)比較著名的方法是游戲?qū)c(diǎn)測試，找一個(gè)比較穩(wěn)定的格斗游戲，接上兩個(gè)手柄，把接地接到一起，一個(gè)按鈕同時(shí)接到兩個(gè)芯片上

按下按鈕會(huì)同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)芯片的按鈕，看角色發(fā)招是否是同時(shí)，通過統(tǒng)計(jì)有多少發(fā)招是不同步的來得出一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，再根據(jù)高中生都學(xué)過的幾何概型來大致確定一個(gè)延遲的值，就像這樣

這個(gè)方案確實(shí)是比較容易理解而且確實(shí)有人去做，網(wǎng)上流傳最廣的幾張表就是這個(gè)操作的結(jié)果，雖然測出來的是相對(duì)值，但是對(duì)于想要選擇高性能搖桿的人來說已經(jīng)很有意義了，就像學(xué)習(xí)，你考多少分是一方面，另一方面你不也想看排名嘛，所以這張表也被大多數(shù)人使用和參考。

但是方案的缺陷也是比較明顯，首先是這個(gè)測試過程必須至少有兩個(gè)搖桿，而且如果你遇到了不共地的搖桿，還得改電路（我就見過，hori那個(gè)蟲桿，各種反人類的設(shè)計(jì)，用腳設(shè)計(jì)出來的），再有，如果其他人手里的兩個(gè)手柄都不在之前的表里的話，那么也沒辦法給這個(gè)表補(bǔ)充數(shù)據(jù)，另外，測試的時(shí)候必須一個(gè)按鈕一個(gè)按鈕去點(diǎn)，而且要盯著屏幕去計(jì)數(shù)，自己按了多少次，有多少次發(fā)招是不同步的，做多了會(huì)吐的。所以說那個(gè)表是怎么肝出來的

Part3 手柄延遲測試之a(chǎn)rduino

那么，有沒有一個(gè)裝置，能夠識(shí)別usb手柄，能自動(dòng)給按鈕釋放高低電平并且自己統(tǒng)計(jì)從自己釋放信號(hào)到最終接收從usb過來的信號(hào)這之間過了多久？

答案是，有！

作為核心的arduino和usb host shield已經(jīng)足夠成熟了，兼容性極強(qiáng)，國內(nèi)外愛好者用這些玩意做出了很多usb手柄相關(guān)的東西，比如之前發(fā)過的https://www.bilibili.com/read/cv11000216這個(gè)是把usb手柄信號(hào)轉(zhuǎn)化成電平信號(hào)的裝置，可以用usb手柄來控制jamma街機(jī)。

https://inputlag.science/controller/methodology這個(gè)是這個(gè)測試方案所對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目的來源，開源就意味著誰都可以做，當(dāng)然首先是你要有一定的arduino的基礎(chǔ)，裝置上只要是arduino兼容的硬件都沒問題，我用的是arduino nano以及usb host shield mini，因?yàn)閚ano有3.3v和5v供電，而且有usb可以直接與電腦通信，最重要的是，手頭就有。然后畫個(gè)外圍電路，打個(gè)板，就可以測試了，當(dāng)然你可以用面包板，但是有點(diǎn)亂，反正打板不花錢。

這個(gè)方案基本上解決了對(duì)點(diǎn)測試?yán)镉龅降拇蟛糠謫栴}，每個(gè)人都可以測試，測試的結(jié)果可以提交給網(wǎng)站，網(wǎng)站還提供了統(tǒng)計(jì)表格模板，把你采集的數(shù)據(jù)往表格里貼，就能夠得出結(jié)果。

另外這個(gè)值是絕對(duì)延遲，后續(xù)可以解釋一個(gè)問題，就是延遲會(huì)對(duì)游戲產(chǎn)生什么實(shí)質(zhì)影響。

問題：整個(gè)系統(tǒng)會(huì)有延遲嗎，這個(gè)結(jié)果可靠嗎，會(huì)不會(huì)這上面測試的結(jié)果與插到電腦上以及主機(jī)的結(jié)果有較大出入？

答案：arduino這種單片機(jī)的頻率還是夠高的，就算是信號(hào)處理和演算也是us級(jí)別，精度夠了

老外用某一個(gè)手柄和ps4做了一個(gè)測試結(jié)果，與這個(gè)裝置測試結(jié)果的曲線高度重合，幾乎可以說明沒有大的問題。相關(guān)文章可以在這里看到https://medium.com/@WydD/controller-input-lag-how-to-measure-it-1ebfd2c9d60

而且usb通訊協(xié)議沒有那么復(fù)雜，現(xiàn)有的協(xié)議都是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。再有這里也只是討論手柄本身的延遲，至于到主機(jī)內(nèi)部之后延遲會(huì)是多少，那是主機(jī)以及顯示自身的問題了，像妹往生那種離譜的游戲。。。

另外，之前文章里提到的mister，也是一個(gè)兼容大部分手柄的硬件，相關(guān)團(tuán)隊(duì)也用這個(gè)硬件做了類似的測試，測試方法大概幾乎是差不多（沒找到相關(guān)文章），而且統(tǒng)計(jì)方法也是幾乎相同，差別也就是mister測試的手柄更多。https://rpubs.com/misteraddons/inputlatency

Part4 手柄延遲對(duì)我們究竟有什么影響

之前說過，可能有不少人認(rèn)為，只要你延遲不超過1幀就不會(huì)有影響，事實(shí)真的是這樣嗎？在上一part的最后說道老外給了一個(gè)表格

https://medium.com/@WydD/controller-input-lag-how-to-measure-it-1ebfd2c9d60

研究了老外的統(tǒng)計(jì)公式之后，理解了一下意圖，這里解釋一下，看一下圖

綠色是你按下物理按鈕的時(shí)間，藍(lán)色是主機(jī)識(shí)別到信號(hào)的時(shí)間，這里簡化了一下模型，也就是說主機(jī)識(shí)別到信號(hào)之后到游戲程序之間以及最后輸出的延遲是不考慮的，都在同一環(huán)境下考慮也是比較公平（像妹往生那種游戲，算了吧）

由于usb的輪詢遠(yuǎn)比游戲幀率密集，所以我們這里粗糙的認(rèn)為usb會(huì)在一幀內(nèi)的任何地方觸發(fā)，老外的表格是做了一個(gè)離散處理，把一幀分成了50份，統(tǒng)計(jì)每一份時(shí)間延遲對(duì)應(yīng)的概率。

那么這就很有意思了。仔細(xì)想一下，就算是延遲是2ms，主機(jī)也可能會(huì)在游戲的2F才收到usb的信號(hào)，那么游戲在3F做出動(dòng)作，那么延遲就是一幀；就算是延遲是10ms，主機(jī)也可能在當(dāng)前幀1F收到手柄信號(hào)，在2F做出動(dòng)作。那么，最大的差異，就是兩者的跳幀概率是多少了。這才是最直觀的影響。表格內(nèi)的計(jì)算公式核心是條件概率和全概率公式，感興趣的可以自己推一下233333.

所以說，結(jié)論是，延遲低而且穩(wěn)定的芯片不是不會(huì)延遲，而是跳幀的概率會(huì)比延遲高的芯片低得多，我們追求的不就是希望我們的設(shè)備能夠按時(shí)的做出回應(yīng)嘛。

結(jié)語：

追求芯片低延遲是沒什么問題，這里也是講一下需要關(guān)注什么，以及討論一下芯片延遲帶來的影響，用數(shù)據(jù)解釋和反映一些事情，這就是數(shù)據(jù)的美，就像我之前跟學(xué)生說的一樣，如果你未來只能掌握一樣數(shù)學(xué)工具，那么就是四則運(yùn)算，如果你還能再掌握一樣，那就是概率統(tǒng)計(jì)了（笑）

不過就像最開始說的那樣，先把自己水平提高到一定高度再糾結(jié)這種事情。

那么為什么我想寫這個(gè)？是因?yàn)橹笙敫阋恍┦虑?，to be continue