方向盤原理

　　方向盤是一種特別為賽車游戲設計的專用游戲控制器。

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

　　一個方向盤大約有1-4個控制軸，通常將他們分別叫X、Y、Z和S軸。細分起來又可將每個軸分為“負半軸”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現(xiàn)，這類方向盤通常屬于“入門級”產品。

　　2軸式方向盤：通常X軸用作方向控制，另一個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，但因為油門和剎車共用一個軸，所以油門和剎車并不能同時起作用。

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

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

　　實際進行游戲的時候，控制器是這樣工作的：玩家操作控制器的某個“軸”，控制器內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現(xiàn)游戲的操作。

　　以上過程中，玩家對某一個軸的操作可能是無極的，但控制器內部處理芯片將軸位置信息量化后不可能是無極的，每一個軸都會用一定的數(shù)值范圍來代表相應的軸位置信息，然后處理芯片會將這個范圍劃分成若干段(通常為等分)來表示實際的軸位置信息，“將某一個軸的位置信息量化的級數(shù)”就是說，在控制器的輸出端，能將某一個軸分成多少個過渡的中間狀況，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在品質，也是衡量控制器性能的重要指標之一。

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

　　在實際的游戲控制中，我們可能需要對控制器有一些特殊設置，比如控制器中心位置的校準、呆區(qū)(Deadzone)設置、以及某些情況下需要的控制器非線性設置等等。下面就談談這些:

　　方向盤設置

　　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，請查閱相關產品說明書。

　　這里只說一下有關方向盤的驅動的安裝問題。目前大部分方向盤都是使用USB接口與電腦實行連接的。當正確連接了方向盤以后，Windows隨即就會找到新設備并自動安裝。Windows對目前大多數(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動，大部分方向盤也都是可以實現(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動則可能不能正常工作，如某些震動方向盤的震動功能，力回饋功能，以及其他比如微軟方向盤的按鍵編程功能等。正是因為Windows會自動識別出方向盤并立即自動安裝了驅動，如果這時候再安裝方向盤自帶的驅動，某些情況可能會出現(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動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：

　　對于USB接口的方向盤，那么在開機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動;然后打開“設備管理器”，刷新(掃描硬件改動)找到你的方向盤設備，卸載它。(這時候別再刷新，否則Windows又會立即重新找到方向盤并自動安裝)。這時候再重新安裝方向盤自帶的驅動，完成后再打開“設備管理器”，“掃描硬件更新”以便找到你的方向盤，再試試看，可能這時候方向盤就能正常工作了。其實，這個辦法的實質是：“先安裝方向盤帶的驅動，后連接方向盤”，如果你先連接方向盤后裝驅動出現(xiàn)問題，不妨試試這個辦法。

　　未安裝方向盤自帶的驅動而是讓Windows自動識別出的方向盤，通常在“控制面板/游戲控制器”里，可以進行方向盤的校準工作，但安裝了驅動以后，Windows里的這個校準功能就“消失了”，而很多方向盤自帶的驅動并沒有提供手動校準功能，這時候如果你需要對方向盤進行手動校準，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自動識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動帶來的“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動而直接使用它。

　　二方向盤的校準

　　1.校準的原理

　　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)過校準程序校準的，沒有經(jīng)過任何校準的控制器是不能工作的，校準程序所做的事情其實是告訴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(Cen)，而DirectInput并不追究Min、Cen、Max為什么會是這些指定的數(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)都當作Min處理，任何高于Max的數(shù)據(jù)都當作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)值來達到合理使用控制器的行程的目的，一個總的原則是：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，通過校準以指定不同的Min、Cen、Max數(shù)值時，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(校準行程=物理行程)：Min=-512，Cen=0,Max=512,這時候的方向盤操作與游戲中的虛擬方向盤正好是一一對應的。既使用了控制器方向盤的全部精度，又能達到最大的控制范圍。此為使用得最為普遍的一類校準方式。

　　右上(校準行程<物理行程)：Min=-256，Cen=0，Max=256,這一類校準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，控制器方向盤轉到一半行程的時候，游戲中的虛擬方向盤就已經(jīng)轉到極限位置了。多用于需要非常靈活控制的場合。注意，此類校準方式因為只使用了控制器方向盤的一部分行程，未使用的那一部分行程輸出的數(shù)據(jù)全部當作Min或Max處理，此時的控制器的實際操作分辨率將取決于只使用了的那一部分行程的實際分辨率了。所以，實際上也就犧牲了控制器的一部分精度! 下(校準行程>物理行程)：此為一種特殊的校準方式。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，這時候的控制器方向盤的全部行程只對應游戲中虛擬方向盤的一部分行程，因為控制器無法輸出超出它的量化范圍的那一部分數(shù)據(jù)，所以，游戲中的虛擬方向盤就永遠也打不到極限位置，此類校準方式的理念是“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”，一般只用于特定場合。