方向盤原理

　　方向盤是一種特別為賽車游戲設(shè)計(jì)的專用游戲控制器。

　　要簡要說明方向盤原理，首先需要說明一下一個(gè)概念：控制器的“軸”(AXIS)：玩家能在一定的范圍內(nèi)圓滑操作控制器達(dá)到類比控制需要，而控制器能將玩家的移動(dòng)量的位置信息量化以后獨(dú)立輸出一組控制數(shù)據(jù)的就叫一個(gè)“軸”(AXIS)。

　　一個(gè)方向盤大約有1-4個(gè)控制軸，通常將他們分別叫X、Y、Z和S軸。細(xì)分起來又可將每個(gè)軸分為“負(fù)半軸”和“正半軸”，用“X/RX”或“-X/+X”這樣的表示方法分別表示。

　　單軸式方向盤：只有一個(gè)控制軸，通常用做方向控制，如“–X”表示“方向左”;“+X”表示“方向右”等，而油門和剎車等其他控制仍然用按鍵實(shí)現(xiàn)，這類方向盤通常屬于“入門級(jí)”產(chǎn)品。

　　2軸式方向盤：通常X軸用作方向控制，另一個(gè)軸由油門和剎車合用，即“-Y”用做油門，“+Y”用作剎車;這一類方向盤的油門和剎車也是類比控制了，但因?yàn)橛烷T和剎車共用一個(gè)軸，所以油門和剎車并不能同時(shí)起作用。

　　3軸式方向盤：方向、油門、剎車各用一個(gè)獨(dú)立的軸，從而實(shí)現(xiàn)了分軸控制，也就是說，剎車和油門能同時(shí)起作用了。

　　4軸式方向盤：在3軸式方向盤的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)軸，用做離合器控制，這一類方向盤通常都屬于“發(fā)燒級(jí)”的了。

　　實(shí)際進(jìn)行游戲的時(shí)候，控制器是這樣工作的：玩家操作控制器的某個(gè)“軸”，控制器內(nèi)部的處理芯片將玩家操作的該軸的位置信息量化后輸出給電腦的DirectInput，DirectInput將收到的軸位置信息線性放大到0-65535的范圍，游戲主程序則直接從DirectInput獲得玩家的操作信息從而實(shí)現(xiàn)游戲的操作。

　　以上過程中，玩家對(duì)某一個(gè)軸的操作可能是無極的，但控制器內(nèi)部處理芯片將軸位置信息量化后不可能是無極的，每一個(gè)軸都會(huì)用一定的數(shù)值范圍來代表相應(yīng)的軸位置信息，然后處理芯片會(huì)將這個(gè)范圍劃分成若干段(通常為等分)來表示實(shí)際的軸位置信息，“將某一個(gè)軸的位置信息量化的級(jí)數(shù)”就是說，在控制器的輸出端，能將某一個(gè)軸分成多少個(gè)過渡的中間狀況，也就是該控制器的某一給定軸的精度，控制器的各軸的精度是控制器固有的內(nèi)在品質(zhì)，也是衡量控制器性能的重要指標(biāo)之一。

　　注意量化范圍并不一定就是實(shí)際精度，比如微軟PrecisionWheel方向盤的X軸(方向軸)，量化范圍是-512←→+512，但它轉(zhuǎn)動(dòng)方向軸的時(shí)候，數(shù)值每次并不是以1為單位跳動(dòng)，而是每次跳動(dòng)5或6.所以，實(shí)際它在-512←→+512這個(gè)量化范圍內(nèi)只有100+100(左右)個(gè)過渡狀況，也就是說它的方向軸的實(shí)際精度是100+100左右。而不是512+512.而它的油門和剎車兩個(gè)軸的量化范圍分別都是0←→63,并且是以1為單位跳動(dòng)的，所以說它的油門和剎車軸的實(shí)際精度分別都是64級(jí)。

　　在實(shí)際的游戲控制中，我們可能需要對(duì)控制器有一些特殊設(shè)置，比如控制器中心位置的校準(zhǔn)、呆區(qū)(Deadzone)設(shè)置、以及某些情況下需要的控制器非線性設(shè)置等等。下面就談?wù)勥@些:

　　方向盤設(shè)置

　　一方向盤的安裝

　　方向的物理安裝以及與電腦的電氣連接問題從略，請(qǐng)查閱相關(guān)產(chǎn)品說明書。

　　這里只說一下有關(guān)方向盤的驅(qū)動(dòng)的安裝問題。目前大部分方向盤都是使用USB接口與電腦實(shí)行連接的。當(dāng)正確連接了方向盤以后，Windows隨即就會(huì)找到新設(shè)備并自動(dòng)安裝。Windows對(duì)目前大多數(shù)USB接口的方向盤都能提供基本的支持，也就是說，即使不安裝方向盤自帶的驅(qū)動(dòng)，大部分方向盤也都是可以實(shí)現(xiàn)基本功能的，但一些方向盤的特殊功能如果不安裝自帶的驅(qū)動(dòng)則可能不能正常工作，如某些震動(dòng)方向盤的震動(dòng)功能，力回饋功能，以及其他比如微軟方向盤的按鍵編程功能等。正是因?yàn)閃indows會(huì)自動(dòng)識(shí)別出方向盤并立即自動(dòng)安裝了驅(qū)動(dòng)，如果這時(shí)候再安裝方向盤自帶的驅(qū)動(dòng)，某些情況可能會(huì)出現(xiàn)意外，如外面流傳的“微軟自己出的方向盤不能與自己的操作系統(tǒng)兼容”這樣的問題等。如果你也遇到“安裝了方向盤自帶的驅(qū)動(dòng)以后方向盤不能正常工作”這一類似的問題，那么你可以試試如下辦法：

　　對(duì)于USB接口的方向盤，那么在開機(jī)的狀況下將方向盤連接到電腦的USB插頭“熱拔”下來，再重新插上，看看是否解決問題。

　　如果無效，那么就先卸載方向自帶的驅(qū)動(dòng);然后打開“設(shè)備管理器”，刷新(掃描硬件改動(dòng))找到你的方向盤設(shè)備，卸載它。(這時(shí)候別再刷新，否則Windows又會(huì)立即重新找到方向盤并自動(dòng)安裝)。這時(shí)候再重新安裝方向盤自帶的驅(qū)動(dòng)，完成后再打開“設(shè)備管理器”，“掃描硬件更新”以便找到你的方向盤，再試試看，可能這時(shí)候方向盤就能正常工作了。其實(shí)，這個(gè)辦法的實(shí)質(zhì)是：“先安裝方向盤帶的驅(qū)動(dòng)，后連接方向盤”，如果你先連接方向盤后裝驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)問題，不妨試試這個(gè)辦法。

　　未安裝方向盤自帶的驅(qū)動(dòng)而是讓W(xué)indows自動(dòng)識(shí)別出的方向盤，通常在“控制面板/游戲控制器”里，可以進(jìn)行方向盤的校準(zhǔn)工作，但安裝了驅(qū)動(dòng)以后，Windows里的這個(gè)校準(zhǔn)功能就“消失了”，而很多方向盤自帶的驅(qū)動(dòng)并沒有提供手動(dòng)校準(zhǔn)功能，這時(shí)候如果你需要對(duì)方向盤進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，可能就需要使用其他的工具了(后文有專述)，如果你的控制器能被Windows自動(dòng)識(shí)別并能使用方向盤的基本功能，并且你也不想使用方向盤驅(qū)動(dòng)帶來的“額外的功能”(比如微軟的按鍵編程功能)，那么我推薦你不必安裝方向盤帶的驅(qū)動(dòng)而直接使用它。

　　二方向盤的校準(zhǔn)

　　1.校準(zhǔn)的原理

　　前面說過，“…DirectInput將收到的軸位置信息線性放大到0-65535的范圍…”方向盤輸出的軸位置信息在送交DirectInput前是必須經(jīng)過校準(zhǔn)程序校準(zhǔn)的，沒有經(jīng)過任何校準(zhǔn)的控制器是不能工作的，校準(zhǔn)程序所做的事情其實(shí)是告訴DirectInput，控制器所發(fā)送過來的軸位置數(shù)據(jù)，哪里是最小(Min)、哪里是最大(Max)、哪里是中點(diǎn)(Cen)，而DirectInput并不追究Min、Cen、Max為什么會(huì)是這些指定的數(shù)值，它只管把得到的Min←→Cen之間的數(shù)據(jù)線性放大到0←→32768.而把Cen←→Max之間的數(shù)據(jù)線性放大到32768←→65535。任何低于Min的數(shù)據(jù)都當(dāng)作Min處理，任何高于Max的數(shù)據(jù)都當(dāng)作Max處理。如此，我們就可以通過特意指定不同的Min、Cen、Max的數(shù)值來達(dá)到合理使用控制器的行程的目的，一個(gè)總的原則是：減少控制的有效行程來使控制器顯得更加靈敏;而擴(kuò)充(到)控制器的最大行程以獲得最高的控制精度。

　　如下圖，某方向盤輸出端的量化數(shù)據(jù)范圍是-512←→+512，通過校準(zhǔn)以指定不同的Min、Cen、Max數(shù)值時(shí)，方向盤的工作情況，每圖中上方箭頭表示游戲中的虛擬方向盤，下方箭頭表示游戲控制器方向盤的物理行程。

　　左上(校準(zhǔn)行程=物理行程)：Min=-512，Cen=0,Max=512,這時(shí)候的方向盤操作與游戲中的虛擬方向盤正好是一一對(duì)應(yīng)的。既使用了控制器方向盤的全部精度，又能達(dá)到最大的控制范圍。此為使用得最為普遍的一類校準(zhǔn)方式。

　　右上(校準(zhǔn)行程<物理行程)：Min=-256，Cen=0，Max=256,這一類校準(zhǔn)方式只使用了游戲控制器方向盤物理行程的一部分(圖中舉例為1/2),能使方向盤操作起來顯得更加“靈敏”。也就是說，控制器方向盤轉(zhuǎn)到一半行程的時(shí)候，游戲中的虛擬方向盤就已經(jīng)轉(zhuǎn)到極限位置了。多用于需要非常靈活控制的場(chǎng)合。注意，此類校準(zhǔn)方式因?yàn)橹皇褂昧丝刂破鞣较虮P的一部分行程，未使用的那一部分行程輸出的數(shù)據(jù)全部當(dāng)作Min或Max處理，此時(shí)的控制器的實(shí)際操作分辨率將取決于只使用了的那一部分行程的實(shí)際分辨率了。所以，實(shí)際上也就犧牲了控制器的一部分精度! 下(校準(zhǔn)行程>物理行程)：此為一種特殊的校準(zhǔn)方式。通過人工指定Min、Cen、Max的數(shù)值，使它大于控制器所能輸出的數(shù)值，這時(shí)候的控制器方向盤的全部行程只對(duì)應(yīng)游戲中虛擬方向盤的一部分行程，因?yàn)榭刂破鳠o法輸出超出它的量化范圍的那一部分?jǐn)?shù)據(jù)，所以，游戲中的虛擬方向盤就永遠(yuǎn)也打不到極限位置，此類校準(zhǔn)方式的理念是“集中所有能輸出的控制精度來控制游戲中虛擬方向盤的一部分行程”，也就是說“犧牲控制范圍以獲取更大的控制精度”，一般只用于特定場(chǎng)合。