【硬核科普】一个视频了解磁轴，静电容，机械轴，光轴键盘的原理

• 游戏中角色移动的基础操作。
• 各种键盘轴体的比较与区别。
• 机械轴、光轴、静电容、磁轴的优劣势分析。
• 如何选择适合自己的键盘轴体。
• 了解轴体背后的科技与原理。

按下按键角色移动，这是游戏中最基础的操作，无论是简单的移动还是精湛细腻的微操，都离不开趁手的键盘。

但打开电商网站以后，红轴、青轴、静电容轴、光轴、磁轴，各类轴体琳琅满目。这些轴体之间究竟有什么区别？

你可能还听说过磁轴在FPS里有很大的优势，堪称物理外挂。磁轴真的有传言的那么厉害吗？

这期节目我就从底层原理带你详细了解键盘不同轴体之间的区别与优劣。

这是一把随处可见的薄膜键盘，键帽下方是三层塑料薄膜， 在上下两层薄膜上，各自印着横纵排布的导电线路。中间的隔膜在每个按键对应的位置上做了开孔。当键帽被按下时，上层的薄膜受压向下移动和下层的薄膜上的电路接触，导通电路键盘的控制芯片会将导通的位置传递给主机。这样就完成了一次按键触发。

薄膜键盘的手感由键帽下方的胶腕决定，但胶腕会随着时间逐渐降低弹性，造成手感劣化。负责触发按键的薄膜触点也会随着时间氧化，出现接触不良，导致按键失灵。

由于无法满足游戏玩家对寿命和手感稳定的需求，机械键盘慢慢在游戏玩家中流行了起来。

机械键盘输入所依赖的核心是机械轴体，主要由上盖、轴心、弹片、弹簧以及底壳五个部分组成。按下键帽时，轴心向下运动，两金属弹片接触，电路导通，按键就被触发了。

机械键盘的手感主要由弹簧和轴心决定，弹簧的硬度和长度影响按压力度和回弹速度。改变轴心的形状和触发结构则可以实现多种不同的敲击手感。

不同轴体的外壳材质还会影响敲击的声音。总的来说，机械轴在手感上可大致分为线性轴和段落轴两个大类。线性轴指的是在按压时力是一条平滑的直线，直上直下没有段落，纯粹的按弹簧的手感。比较具有代表性的轴体就是红轴。

段落轴指的是在按压时压力存在一个明显的拐点，出现像按圆珠笔头咔嚓一下的感觉，比较具有代表性的轴体就是青轴和茶轴。

市面上的青、茶、红、黑、银，还有阿尼亚、冰淇淋、冰爆灰等不同类型的机械轴，本质上就是将不同的弹簧、轴芯和外壳组合起来，结合不同的设计带来千变万化的输入手感。

除了各种轴体，现在的机械键盘厂商还会在键盘中加入多层填充棉来改变敲击时的声音。不同材质的填充棉对手感和声音也有不同的影响。

由于机械键盘触发依赖金属弹片的接触，而金属弹片在长期使用以后会出现表面磨损。在接触时就会发生抖动，导致键盘双击。为了避免这一问题，厂商会为机械键盘设置一个去抖时间，这会增加键盘的输入延迟，具体的内容可以参考我们的往期节目。

为了消除去抖时间，缩减延迟并延长使用寿命，一些厂商设计出了不需要金属弹片的光轴键盘。和机械轴不同，光轴的触发机构都在PCB上，是一对红外光发射器和接收器。当轴体被按下时，PCB上原本导通的红外光被轴心阻断，接收端识别到信号，就完成了轴体的触发。

由于内部没有金属弹片，光轴理论上不再需要去抖时间。另外，机械轴体在轴心回弹时会被弹片所干扰。在红轴的压力曲线中可以看到这个拐点。虽然这点压力突变产生不了段落感，但会导致手感不够丝滑。而光轴没有金属弹片，则具有绝对一致且线性的手感。

至此，一把键盘的寿命、手感以及延迟等问题都已被悉数解决。但上面说到的这几种键盘，它们判定按键按下的触发点位置是固定的。薄膜键盘要按到两片薄膜电路接触，机械轴需要按到金属弹片接触，光轴则是要按到光线被阻断。

从开始按压到触发的这段距离就是轴体的触发行程。触发行程越短，按键的响应速度自然就会更快。以红轴为例，总行程4毫米，触发行程为2毫米；而这是以快速响应著称的银轴，它的总行程缩短至3.4毫米，触发的行程只有1.2毫米。同时按下这两颗轴体，银轴比红轴少运动了0.8毫米的距离，所以它的触发就要更快。

较短的行程也会让银轴在使用时更容易误触。但有些反常识的是，在《无畏契约》这款游戏中，强调触发速度的银轴在游戏中反而会让你更慢。这是因为在游戏中只有当角色静止时玩家的弹道才会集中在准心附近。如果角色正在移动，想要精准射击敌人就是要快速抬起按键，让角色停止。从抬手到键盘判定按键抬起的距离就是抬起行程。

抬起行程越短，游戏中的角色停得自然就越快。虽然银轴的触发行程变短了，但当你从按键触底抬手时，红轴只需要向上移动2毫米就算抬起，而银轴则需要移动2毫米。这时候，强调触发速度的银轴反而不如红轴。

在轴体形成固定并且触发点和抬起点是同一个位置时，缩短触发形成就一定会导致抬起形成的加长。这样看，触发形成和抬起形成似乎是一个不可调和的矛盾。如何突破物理结构的限制，让轴体形成变得可以自定义，成为了轴体工程师们下一个想要解决的问题。

最早对形成下功夫的是静电容轴体。静电容轴体通过PCB中的极板、锥环以及胶碗中的空气三者一同组成了一个电容器。当按键被按下时，两个极板靠近，就会改变两个极板中间的电容量，只需要设定触发时的电容数值就可以自由定义触发行程。像是需要快速响应的按键，可以将触发行程设置的稍短一些来提高速度；而对于那些不想误触的按键，也可以设置较长的行程避免误触。

但笔石的厂商并未开放触发点和抬起点分离的功能。如果触发点设置的过短，按到底后抬起的距离一样很长。但好在你可以根据应用灵活设置不同按键的触发行程了。

部分金电容厂商通过附赠电片的方式，物理上限制总键程，从而缩短抬起距离。比如说总键程4mm，垫一个2mm的电片，然后设置出发点在1mm。这样不管是出发还是抬起，都只有1mm的键程，但总键程的缩短也会导致手感的降低。

静电容虽然没能完美解决抬起渐层过场的问题，但依靠传感器对渐层的监测，给了工程师一个非常好的思路，基于传感器检测的磁轴就此诞生。这是一块导体，给它通上电流，就会震电荷源源不绝地移动。这时，如果把一块磁铁放在上面，在磁场的作用下，部分正电荷会向右偏移，积累在导体的右侧。左侧会因缺少正电荷而显负电，此时导体的左右两侧就会产生一个非常微弱的电压差，使用电压表就能测量出来。

导体受到的磁力越大，左右两侧的电压差就越大。通过测量电压的数值，就能计算出磁力的大小。这个过程就是霍尔效应。基于这一原理，我们在轴心底部安装一块磁铁，在键盘的PCB上安装霍尔传感器监测电压的变化，就能计算出轴心磁铁下沉的精确距离，这就是磁轴。

磁轴和静电容一样，都能检测渐沉的变化，所以同样可以自定义出发点。部分厂商还在驱动中开放了出发点和抬起点分离的功能，能有效缩短抬起距离。由于精度非常高，磁轴还能模拟手柄上的线性扳机，在赛车游戏中实现线性油门的效果，避免只要按下W就是全油门的尴尬场景。

但因键程太短，实际体验肯定不如手柄上的线性扳机。更实用的功能是将一段键程绑定多个区间，再按到不同的区间内实现不同的触发。例如，轻按W是走路，重按绑定上Shift加上W，实现跑步的效果。

但磁轴真正的大杀器主要来自Rapid Trigger，简称RT。假设没有死区的情况下，如果RT的触发行程设置在0.4mm，抬起行程设置在0.2mm，开始按压轴体，到0.4mm的位置上就会判定按键按下。假设最终我停在了A点，此时只需要往上抬起超过0.2mm，不管最终我停在哪里，都算按键抬起。这时候如果我想再次触发按键，只需要再往下按超过0.4mm的距离即可。

同理，在触发后，不管我当时停在什么位置，只需要再往上移动0.2mm，就会判定按键抬起。试想一下，没有RT需要抬2mm才能停止，有了以后只需要0.2mm就能停止，这直接就差了10倍的距离。这也是众多职业选手纷纷换上带RT功能的键盘最大的原因。

在追求极致的职业赛场上，任何一点细微的优势都可能影响胜负的关键。不过此轴判定按键触发和抬起靠的是霍尔传感器提供的电压模拟信号转成数字信号时会有个轻微的延迟，但仍比大部分机械轴体的驱动时间短。在可自定义键程和RT功能面前，这些延迟显得微不足道。

听上去可以精确判断的磁轴就是目前最完美、最适合游戏玩家的轴体，但有时候太精确其实并不是什么好事。磁轴的触发主要依靠轴心在轴体内部的运动，但因为制造工艺和装配精度无法做到绝对精确，在按压时轴心会产生轻微的晃动。这样的晃动也会被霍尔传感器检测到，按键就会被误判抬起，游戏里的角色走着走着就停了，这就是令人恼火的断触。

为了解决断触同时防止误触，磁轴厂商的解决办法是在磁轴的开始和末端设置死区，仅在中间的区域检测RT，但死区设置的过长也会导致RT功能更不容易被触发。霍尔传感器监测到的电压也不是一个线性值，当轴心磁铁距离较远时，监测到的电压变动幅度要比磁铁离得近时小得多。因此，磁轴的精度会随着键程而变动，按压深度越浅，精度就越差，甚至键盘RGB灯光的发热都会降低键程检测的精度。

那有什么办法解决磁轴的这些问题吗？当然有，别忘了我们之前提到的光轴。光的强度变化同样可以用传感器检测，基于这个原理，就有厂商开发出了模拟光轴。它的轴心是一个上宽下窄的楔形槽，当按键按下时，光线在楔形槽内的面积不断增加，再由另一侧的传感器对接收到的光线强度进行测量，从而实现精准的键程判断。

由于模拟光轴的触发端和接收端全部都在键盘的PCB上，轴体上只有一个改变光通量的物理楔形结构。相比磁轴要更稳定，几乎不会出现断触的情况。同时，在全键程内的亮度变化都非常线性，精度可以控制的非常优秀。但由于结构差异和其他轴体的相对复杂性，模拟光轴无法像其他轴体一样自行拆开，更换弹簧或者改变轴心结构来改变手感，牺牲了一些自定义和可玩性。

讲到这里，各种主流轴体的原理优劣都介绍完毕了。节目的最后来做个总结：不管是传统的机械轴，还是光轴、静电容轴、磁轴，每一种轴体都有其独特之处，在不同场景下也会带来不同的使用体验，没有绝对的好与坏。

薄膜键盘虽然手感差、寿命短，但价格便宜，广泛出现于各种预算不高且输入要求也不高的场景中。机械轴是现在较为平衡的轴体，参与研发和生产的厂家非常多，使得轴体的品质、寿命、手感都有了很大的提升，价格也卷得非常低。一些大厂也能把抖动和延迟控制在一个比较优秀的水平，在满足寿命和手感的需求同时，可以选择的类型是目前最多的。你总能在机械轴里找到一款适合自己的轴体。

光轴移除了机械轴上的金属弹片，不需要去抖时间，延迟表现会比普通的机械轴更好。如果你竞技游戏玩的多，并且追求低延迟，那就可以考虑光轴。镜剑龙此轴已经模拟光轴，在没有弹片的同时，还额外提供了剑程监测和RT的功能，不仅能自定义剑程，还可以让你在游戏中比别人更快一步，但相对来说，价格也要更高。

当然无论选择哪一种轴体，最重要的是亲自上手试用，这样才能找到最适合自己的手感和需求的产品，发挥出它最大的价值。最后，祝所有的玩家都能找到适合自己的键盘，玩得开心才是最重要的！

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