Bạn biết gì về switch quang học trên bàn phím?

Sự phát triển của công nghệ chưa bao giờ dừng lại. Từng khoảnh khắc, chúng ta đều được chứng kiến những bước tiến, những cuộc cách mạng của công nghệ. Tất cả chúng đều góp phần mang lại những giá trị ngày một lớn lao, cho con người cuộc sống tiện lợi hơn, thông minh hơn, tiến bộ hơn.

Và như tiêu đề của bài viết này, hôm nay chúng ta sẽ có dịp tìm hiểu về một trong những cột mốc công nghệ như vậy, hay cụ thể hơn là kĩ thuật chế tạo switch trên bàn phím cơ.

Nếu như có tìm hiểu về phím cơ thì có lẽ các bạn đều sẽ thấy rõ một điều rằng các loại switch cơ học sử dụng nguyên lý tiếp xúc (đại diện là Cherry) từ lâu đã không còn thay đổi nào đáng kể, mà nếu có thì cũng chỉ là sự biến tấu của các hãng sản xuất khác nhau, cho ra đời những loại switch cơ mới mà họ quảng cáo là ưu việt mà thôi. Tuy nhiên về cơ bản, tất cả các loại switch này đều chỉ dùng chung một cơ cấu tạo tín hiệu là sự tiếp xúc giữa 2 lá đồng trong switch, thay đổi điện trở để tạo ra tín hiệu. Theo thời gian thì cơ cấu này gần như đã đạt đến giới hạn của nó và sẽ ngày một khó khăn để cải tiến hơn.

Ví dụ như những loại switch “MX” của Cherry, chúng giống như những “hóa thạch sống” vậy. Sau hàng chục năm không hề có sự thay đổi, chúng vẫn là những thiết kế cực kì thành công, vẫn tự hào mang trên mình thương hiệu của Cherry, vẫn được xem là tiêu chuẩn cho thị trường switch cơ học trên bàn phím. Những loại switch cơ học sau này đa số vẫn dựa trên thiết kế tiêu chuẩn của Cherry, tuy nhiên lại rất khó để có thể làm tốt hơn họ.

Trong lúc này việc phát triển một loại switch mới hoàn toàn là điều cần thiết nếu muốn đẩy tính năng của chiếc bàn phím lên một tầm cao mới. Và trong bối cảnh đó, một loại switch sử dụng tín hiệu ánh sáng, cho tính năng ưu việt hơn bất kì loại switch cơ truyền thống nào từng được sử dụng trước đây đã ra đời – và chúng ta gọi đó là optical switch – switch quang học.

Trong bài viết này, người viết sẽ dùng từ “switch quang” để chỉ thuật ngữ Optical Switch.

Có lẽ khái niệm về switch quang học vẫn chưa thực sự phổ biến, tuy nhiên nó cũng đã có một quá trình phát triển rất thành công khi đã bắt đầu được nhiều hãng gaming gear lớn bắt đầu áp dụng cho sản phẩm chiến lược của mình.

• Chúng ta có thể xem Flaretech như nhà sản xuất tiên phong khi mà sản phẩm của họ đã được áp dụng cho chiếc bàn phím của Celreritas 2 của “ông trùm Esport” – Zowie và bàn phím cao cấp nhất của của Gigabyte là Aorus K9. Tất cả chúng đều được thừa hưởng những tinh hoa của công nghệ switch quang học, mang lại ưu thế rất lớn so với switch quang học thông thường.

• Tiếp theo là tiếp theo là loại Razer với loại switch opto-mechanical do chính họ phát triển và tự hào mang lên dòng bàn phím Hunstman của mình – những chiếc bàn phím đã từng tạo ra 1 cơn sốt trong cộng đồng những người yêu gaming gear.

Xem thêm link sản phẩm thuộc dòng bàn phím RAZER Huntsman tại đây

Bên cạnh đó thì 1 số những nhà sản xuất bàn phím giá rẻ, chủ yếu là từ Trung Quốc như Fuhlen, Dare-U, E-DRA … cũng đã có cho mình những sản phẩm bàn phím quang học, tuy nhiên, trong khuôn khổ bài viết này, người viết xin phép chỉ xét đến những sản phẩm có thể xem là đại diện cho switch quang mà thôi. Nếu muốn tham khảo về những sản phẩm này, bạn có thể xem thêm tại đây.

Vậy, điều gì đã khiến cho switch quang học trở nên ưu việt đến thế? Chúng có cấu tạo như thế nào và chúng hoạt động ra sao?

Về cấu tạo, một chiếc switch quang học cũng có những thành phần cơ bản tương tự switch cơ.

• 1. Top housing
• 2. Stem
• 3. Cụm thấu kính
• 4. Bot housing
• 5. Lò xo

Bóng LED tín hiệu và bộ nhận thường sẽ nằm thẳng trên bảng mạch chứ không được đặt trên switch để tăng độ tin cậy khi vận hành và giảm chi phí sản xuất.

Về nguyên lý hoạt động, mặc dù cùng chu một nguyên lý gốc là sử dụng tín hiệu ánh sáng để cho tính năng ưu việt hơn switch cơ truyền thống nhưng từng nhà sản xuất lại có những cách tiếp cận khác nhau, ví dụ như:

Nguyên lý chặn sáng (light-block) – đại diện là RAZER:

• Thay vì sử dụng 2 miếng đồng như switch cơ truyền thống thì bộ tạo tín hiệu gồm một đèn led tạo tín hiệu và một bộ nhận tín hiệu ánh sáng.

• Đèn tín hiệu luôn bị chia cắt với bộ nhận bởi stem.

• Khi nhận tác động từ lực gõ, stem lún xuống và tạo ra khoảng hở sáng để ánh sáng có thể đi từ đèn đến bộ nhận, tạo ra tín hiệu.

Nguyên lý khúc xạ – đại diện là Flaretech:

• Có bộ phát và bộ nhận tương tự như nguyên lý chặn sáng không tạo ra tín hiệu bằng cách chặn-mở mà thay đổi đường đi của ánh sáng bằng một khối lăng kính trên stem.

• Đèn tín hiệu luôn sáng nhưng không chiếu trực tiếp vào bộ nhận, khi stem nhận tác động của lực gõ và lún xuống, lăng kính sẽ tiến vào luồng tia sáng và hướng một phần cho đến toàn bộ luồng tia sáng về phía bộ nhận để tạo ra tín hiệu.

Loại switch này còn có một tính năng rất đáng chú ý, đó là khả năng thay đổi điểm nhận phím. ví dụ như trong switch cơ truyền thống, người ta sẽ dùng 2 lá đồng để tạo tín hiệu, giữa 2 lá đồng luôn có khoảng cách, khoảng cách này là có định và không thể thay đổi và nó chỉ có thể tạo ra 2 mức tín hiệu là “nhận phím” và “không nhận phím”. Còn đối với switch quang, vì số lượng chùm sáng mà bộ nhận bắt được là có thể thay đổi dựa trên độ mở của khoảng hở sáng cho nên nó có thể tạo tín hiệu với nhiều mức độ khác nhau dựa trên độ lún của stem. Cho nên trên lý thuyết là chúng ta có thể thay đổi được điểm nhận phím chỉ bằng việc custom phần mềm.

Tuy nhiên điều đó mới chỉ là trên lý thuyết, muốn làm được điều này, các bên sản xuất bàn phím phải tối ưu hóa được phần mềm của họ, mà những hãng đang đi đầu trong việc tối ưu hóa phần mềm như thì lại chưa vào cuộc, như Logitech thì đang bận rộn cùng Omron với những loại switch cơ mới của bọn họ, Cosair thì lại có vẻ chưa hứng thú gì mấy với switch quang, RAZER thì đã có hướng đi khác cho mình… Trong khi đó, mấy gã “tay mơ” về phần mềm tùy biến như Gigabyte, Fuhlen… thì lại rất tích cực, còn về Zowie BenQ thì có lẽ không cần nói nhiều, tuy cũng là một trong những nhà sản xuất Gear có tiếng nhưng với phong cách thiết kế “Plug and Play” quen thuộc thì chắc chắn ông lớn này sẽ chẳng thèm động đến phần mềm luôn chứ đừng nói tới việc tối ưu hóa.

Ưu điểm

Với cấu tạo như vậy, các loại switch quang học sẽ có những ưu điểm như sau:

• Độ bền – Ví dụ như 1 chiếc switch cơ sẽ bị xem là chết khi bộ phận tạo tín hiệu của nó là các lá đồng bị biến dạng trong quá trình sử dụng và tạo ra tín hiệu sai lệch, Ví dụ như double click hay làm trễ tốc độ phản hồi. Điều này sẽ không xảy ra trên switch quang khi mà bộ phận tạo tín hiệu của nó không hề chịu tác động vật lý từ stem, nói đơn giản hơn có nghĩa là nếu không sử dụng tiếp xúc thì sẽ không không gặp vấn đề về bề mặt tiếp xúc. Lúc này thì tuổi thọ của một chiếc switch quang sẽ được xét chủ yếu dựa trên giới hạn về thời gian vận hành của nó (độ bền bóng led tín hiệu và bộ nhận) cho nên độ bền của của các loại switch quang học thường sẽ vượt qua “chuẩn 50 triệu” thường thấy trên switch cơ học khá nhiều.

• Sự trơn mượt – Trong 1 chiếc switch cơ truyền thống sẽ có 2 loại ma sát chính, 1 là sự ma sát giữa stem và housing, 2 là sự ma sát giữa stem và lá đồng. Trên switch quang, vì không sử dụng lá đồng nên sẽ chỉ còn sự ma sát giữa stem và housing, cho cảm giác mượt hơn, nhẹ hơn, nhất là trong những loại switch linear. Dĩ nhiên là muốn thực sự phát huy đặc tính này thì nhà sản xuất switch cũng phải có phương pháp làm giảm ma sát giữa housing và stem đến mức tối thiểu, có như vậy thì đặc tính trơn mượt của switch quang mới được phát huy đến mức tối đa.

• Tốc độ phản hồi – Trên một chiếc switch cơ thông thường thì quãng thời gian từ khi 2 miếng đồng chạm nhau cho đến khi dòng điện chạy qua và tạo ra tín hiệu thì sẽ mất khoảng 5ms (Cherry MX) cho cả quá trình đó, nghĩa là độ trễ bằng 5ms. Trong khi đó, thời gian để ánh sáng di chuyển từ bóng LED đến bộ nhận và tạo ra tín hiệu chỉ mất khoảng 0.03ms (Flaretech Optical), tức là nhanh hơn switch cơ học khoảng 150 lần. Và đây chính là điểm “đáng tiền” nhất của switch quang học khi nó đem lại ưu thế tuyệt đối cho người sử dụng trên những chiến trường E-sport rực lửa – nơi mà mỗi mili giây đều có thể làm nên sự khác biệt.
  

Đến đây, chúng ta có một câu hỏi, đó là: “Vì sao switch quang học và khái niệm của nó lại chưa thể đến được với đa số mọi người dù nó ưu việt đến thế?”

Mỗi khi một công nghệ mới ra đời thì gần như chắc chắn rằng những bước đi đầu tiên của nó sẽ gặp phải những khó khăn nhất định, switch quang cũng vậy, nó vẫn còn một số hạn chế so với công nghệ cũ.

• Thứ nhất: Giá thành – Những công nghệ mới thì thường sẽ kèm theo giá thành đắt đỏ, switch quang cũng sẽ không nằm ngoài quy luật đó. Chi phí nghiên cứu và xây dựng dây chuyền sản xuất sẽ đẩy giá thành của những chiếc bàn phím sử dụng switch quang lên cao hơn kha khá so với những bàn phím sử dụng switch cơ có chất lượng hoàn thiện tương tự, ít nhất là trong giai đoạn hiện nay. Cho nên thông thường thì chúng ta sẽ chỉ thấy loại switch này trên những sản phẩm cao cấp của các hãng lớn mà thôi

• Thứ 2: Cấu tạo của switch quang có nhiều khác biệt với switch cơ học, do đó, những bộ phận phản hồi xúc giác trong switch cũng được thiết kế khác, dẫn đến việc cho cảm giác nhấn không mấy quen thuộc. Và nếu như bạn là một người sử dụng switch cơ lâu năm và bạn đã quen tay rồi thì chắc chắn sẽ khá khó khăn cho bạn khi quyết định mua 1 chiếc phím quang cho dù nó tốt như thế nào đi chăng nữa.

Từ đó, ta có thể thấy, dù ưu việt nhưng switch quang vẫn còn tồn tại những đặc điểm cố hữu như giá thành chưa tối ưu, cảm giác gõ không mấy quen thuộc. Và chính những điều này sẽ là điểm yếu chí mạng, khiến cho switch quang cực kì khó để có thể tiếp cận phân khúc người dùng phổ thông – nơi mà yêu cầu về giá cả luôn được đặt lên hàng đầu, cùng với đó là sự quen thuộc trong cảm giác gõ của các loại switch cơ truyền thống sẽ khó lòng có thể thay thế được trong một sớm một chiều.

Nguồn: GEARVN (Axium Fox)