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Non-invasive latency measurement on mice, keyboards and other peripherals – We build our own measurement equipment! | igor’sLAB internal

When the marriage of hardware and housing, as well as the external components, had passed, we find the following picture inside the prototype and everything works, lights up, listens, can be turned and plugged in. I think it’s an all-round success, so I’ll now give you some impressions of the individual components after they have been fitted with ugly but functional housings. (I’m not a product designer!) 😊

The control box in calibration mode:

Control box with MEMS microphone (left) and phototransistor (right):

An impression of the prototype during one of the first measurements:

The microphone is eavesdropping on the mouse, the control box is ready to calculate and the light sensor has found its place on the monitor. On the screen we see the app changing from black to white and next to it the serial monitor with the measured values.

Summary, licensing and conclusion

Today’s project description summarizes the development of a prototype with which the real latency time of peripheral devices can be measured non-invasively and with high precision. The starting point was the desire to create a future-proof alternative to NVIDIA’s discontinued LDAT without having to laboriously open and re-solder keyboards or mice. This was achieved by combining a MEMS microphone for sound detection with an ultra-fast phototransistor for detecting screen changes. Processing is handled by a Teensy 4.1 microcontroller with ARM Cortex M7, which provides results in real time on an OLED display, via COM port and also as a CSV file on an SD card. LEDs and a potentiometer ensure simple calibration and immediate feedback, while sophisticated voltage stabilization ensures reliable operation.

In addition to the functional implementation, the modularity should also be emphasized: interchangeable components, clean PCB layout and an overall robust design make the prototype suitable for practical use. The tests confirmed reproducible and stable measured values that can be determined without invasive intervention in the hardware.

We offer interested parties and replicators the opportunity to license the implementation and the associated software. On request, we can also supply completely manufactured and tested devices so that they can be used immediately without any development or soldering work.

This project provides a mature, future-proof and practical solution for latency measurements. It combines simple handling with high precision and makes measurements independent of proprietary special solutions. This closes a gap created by the end of NVIDIA’s LDAT and provides users with a tool that is just as convincing in everyday editorial work as it is in their own research or development.

 

Kommentar

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Robofighter

Veteran

153 Kommentare 89 Likes

Lach. Das läßt Igor so durchgehen? Professionell sieht anders aus und man kennt Igors Detailverliebtheit. Spaß beiseite. Schön das ihr dieses Thema angeht um uns weiterhin mit Messwerten zu versorgen.Ich habe von Elektronik keine Ahnung aber kann man das Signal nicht direkt am USB-Stecker abnehmen? Wie ist das zb.bei Tastaturen die keinen typischen Klick abgeben? Danke für deine Arbeit. 👍

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Rantanplan

Mitglied

56 Kommentare 50 Likes

Das ist ein tolles Projekt. Sich unabhängig machen, ist immer gut!

Frage: Ich erinnere mich an eine Maus a la "extra leise" bei den Klicks. So ne butterweiche. Ist der Sensor so empfindlich - meint ihr, so was schafft ihr dann auch damit?
@Robofighter: Das ist doch erst einmal Stufe "Machbarkeit / Umsetzung". Wie beim Kopfhörer auch, wird das sicher noch auf die nächste Stufe gehoben, auch für bessere Verifizierbarkeit.

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eastcoast_pete

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3,083 Kommentare 2,044 Likes

Wenn ich es richtig gelesen habe, handelt es sich hier um die Konstruktion eines vollständig funktionsfähigen Prototypen. Das hat @Bernhard Baumgartner ja auch erfolgreich umgesetzt - Gratulation an Bernhard dafür!
Das Ganze dann in ein optisch ansprechenderes Gehäuse einzufügen kommt wohl noch.

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Igor Wallossek

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13,159 Kommentare 26,153 Likes

Form follows function! Was nützt mir die schönste Frau, wenn der Charakter fies ist? Es muss FUNKTIONIEREN. Setzt das erst mal technisch brauchbar um, dann baut man die Schachtel :)

USB ist Mist, damit ist man bereits hinter der Latenz der Signalverarbeitung in der Maus. Und man kann nicht die Kabel an jede geöffnete Maus anlöten....

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B
Bernhard

Mitglied

20 Kommentare 32 Likes

Haha ja ich weiß.... Ein Produktdesigner wird aus mir in diesem Leben nicht mehr. Ich kann einfach keine schönen Gehäuse designen. Igor hat das Problem quasi schon geschildert: Wenn wir das USB-Signal abgreifen, brauchen wir ein Hardwareinterface und eine Software als intepreter. Beides kostet Latenz und wir haben bei der Lösung noch ein Problem: Das USB Protokoll ist gelinde gesagt... ein Clusterfuck. Bis du da was brauchbares, unter verschiedenen Betriebsbedingungen stabiles raus gelesen hast...

Wegen den leisen Tasten: Du wärst fasziniert davon, wie verdammt empfindlich man so ein MEMS Mikrofon einstellen kann! Probier es ruhig mal aus, du wirst nicht glauben, was deine Ohren sehen, äh riechen.... Ach du weißt schon!

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big-maec

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1,123 Kommentare 647 Likes

Schönes Projekt, ist teilweise besser, wenn man sich das nötige Equipment selber baut, da weiß man was man hat.

Wann kommt der Artikel von den Switches?

Eins weiß ich, meine Latenz vom Finger zum Gehirn wird größer sein.

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B
Bernhard

Mitglied

20 Kommentare 32 Likes

Ich und schöne Gehäuse konstruieren ist wie Feuer und Wasser. Ich habe keine Ahnung von Design und kann es auch nicht. Ich bin nunmal Hardwareentwickler und da ist mir wichtig, dass meine Geräte sicher sind, gut funktionieren und die Anforderungen von Igor erfüllen. Ich sage immer, dass das Triumvirat der Entwicklung aus drei Personen besteht: Hardwareentwickler = stellt potente Hardware zur Verfügung, Softwareentwickler = Füllt die potente Hardware mit Intelligenz, Produktdesigner = Macht alles schön für den Kunden und kreiert eine Identität für das Produkt.

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FfFCMAD

Urgestein

1,158 Kommentare 485 Likes

Eine Sache, die mir beim Ansatz nicht so ganz zusagt ist: Optische Schalter.

Bei einigen Mäusen ist der Klick eigentlich nur da, um ein Audiofeedback zu haben. Mit dem Schalten selbst hat das aber nicht viel zu tun, da der Klick nicht synchron mit dem Auslösepunkt des Schalters sein muss. Das machte einige meiner Razer mit Optischen Schalten gefühlt schwammig beim Betätigen der Tasten.

Ob das jetzt wirklich ein Problem darstellt kann ich natürlich nicht genau sagen. Aber das ist etwas, was mir dazu als Beitrag einfallen würde. Und auch ich bin eher der Form follows Funktion Mensch: Wenn es funktioniert und praxistauglich ist, dann spielt das Aussehen erst einmal eine Nebenrolle.

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R
Robofighter

Veteran

153 Kommentare 89 Likes

Ich hatte ja extra ein „Lach„ ganz vorne geschrieben. Wollte mich ja nicht lustig machen. Ich bewundere wenn es Leute gibt die viel Gehirnschmalz und Zeit in so ein Projekt stecken. Ich könnte das nicht weil das für mich Böhmische Dörfer sind. Man sieht wieder mal das Igor ein tolles und engagiertes Team hat das Probleme angeht und Lösungen findet. Auch darum lese ich hier täglich die Artikel. Man wird hier gut und kompetent informiert. Zudem ist Igor auch schon viel ruhiger geworden. Seine hemdsärmelige Art war nicht so mein Geschmack. Und noch einmal ein Lob an die Community. Hier wird nicht sofort gehatet und es bleibt fast immer sachlich. Macht bitte weiter so und ein Dank an alle.

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Igor Wallossek

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13,159 Kommentare 26,153 Likes

Ohne diese Art wäre die Reichweite heute aber sicher deutlich niedriger. Mittlerweile kann ich es einfach etwas ruhiger angehen lassen, zumal ich mir selbst eine gewisse Work-Life-Balance und ein striktes Gesundheitsprogramm auferlegt habe. Nennen wir es mal genüssliche Entschleunigung. Das reicht vom Testen bis hin zum Auto. Man muss sich zwar oft genug dazu zwingen, aber ab einem gewissen Alter muss man auch mal auf sich selbst achten. :D

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eastcoast_pete

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3,083 Kommentare 2,044 Likes

Solange das in der Reihenfolge passiert und der Produktdesigner am Ende für die ansprechende Formgebung sorgt ohne die Funktion zu verschlimmbessern passt das ja auch alles. Wird halt weniger gut wenn das Design wichtiger wird als die Funktion; Beispiele für "sieht toll aus, kann es aber nicht (nicht so gut)" haben wir wahrscheinlich alle schon erlebt.

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Bernhard

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20 Kommentare 32 Likes

Mach dir keinen Kopf, ich habe das keinesfalls als Angriff gewertet, ich wollte es nur erklären :)

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k
kleinstblauwal

Mitglied

67 Kommentare 30 Likes

So könnt ihr prima die Klick Latenz messen. Aber ist das auch die gleiche wie die für Bewegung? Ich kann mir gut vorstellen, dass das Schließen eines Kontaktes bzw. Lichtschranke beim Klicken sich einfacher in ein an den PC zu sendendes Signal umwandeln lässt als das komplexe Signal des Sensors.
Peripherie Entwickler wissen, dass sich ersteres auch einfacher messen lässt. ...
Könnte man aber vielleicht damit auch machen, wenn man ein Pendel gegen die Maus schlagen lässt, welche die ruckartig in Bewegung versetzt. Auf dem Bildschirm ließe sich beobachten, dass der helle Cursor vor dem dunklen Bildschirm sich wegbewegt, oder in einem Spiel die Blickrichtung sich an Einer Kante mit hohem Kontrast bewegt.

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Kellerklausi

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44 Kommentare 5 Likes

Ziel war es ja die für den Kunden gefühlte Latenz in einen Messwert zuerfassen.
Deswegen passt es aus meiner Sicht schon sehr gut wenn der "Klick" Sound erfasst wird. Denn DAS ist ja genau das Feedback als Nutzer von dem du ausgehst -> Jop, Taste ist gedrückt.

Jetzt noch eine Aufnahme für das Mikro dazu bei der die Maus immer im gleichen Abstand ist und schon haben wir hier auch ~0,1ms toleranz rausgenommen :D (3cm unterschiedlicher Abstand Taster zu Mikro). 😇

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Alkbert

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1,311 Kommentare 1,087 Likes

Ich muss hier ausdrücklich protestieren. Die Latenzmessung an Mäuse hat durch die Ethikkomission des Bundestages genehmigt werden müssen. Tierversuche sind bei uns in Deutschland ein sehr kritisches Thema.

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Annatasta(tur)

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531 Kommentare 240 Likes

Aber die Mäuse müssen nun nicht mehr "aufgeschnitten" werden, das ist doch mal was positives. Und sie werden alle den Test überleben. :p

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e
einJojo

Mitglied

29 Kommentare 17 Likes

Hallo Igor, Hallo Bernhard,

Tolles Projekt habt Ihr da...
ich möchte gleich zu beginn eine kleine Anmerkung machen worüber man sich vielleicht Gedanken machen sollte...
Also nicht als Kritik verstehen sondern als Verbesserungsvorschlag..

Ich denke das der Schall durch die Luft deutlich langsamer übertragen wird als durch feste Körper.
Dazu kommt die Variable das das Mikrofon unterschiedliche Abstände von der Maus haben kann, welches sich in unterschiedlicher zeitlicher Latenz äußert.
Um diesem Problem aus dem Weg zu gehen, könnte man das Mikrofon mit einem Klebepad oder einem klemm-Mechanismus direkt an der Maus befestigen, so das es den Körperschall und nicht den Luftschall empfängt und dadurch viel schneller den "Klick Impuls" aufnehmen kann... alternativ kann man den "Klick" auch direkt von der Tischoberfläche Mikrofonieren auch durch Körperschall, allerdings ist da eine softe Mausmatte eher hinderlich...

Ist nur so eine Idee... oder Gedankenanstoß..
Viel Spaß beim Tüfteln...

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Igor Wallossek

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13,159 Kommentare 26,153 Likes

Bei 10 cm entspricht das via Luft rund 0,29 Millisekunden, bei 3 cm sind es 0,088 Millisekunden. So what...

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einJojo

Mitglied

29 Kommentare 17 Likes

Ich hab absolut keine Ahnung wie schnell der Computer den Mausklick in ein weißes Bild verwandeln kann, was da zu erwarten ist. Deswegen bin ich erstmal von einem kleinen Wert von ca. 2ms ausgegangen. Es kann gut sein, das das das natürlich deutlich länger dauert. Bei 2,9ms wäre die Messungenauigkeit denn schon bei 10% was ich als nicht mehr akzeptabel einstufen würde...
Du hast natürlich Recht wenn die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei 50 oder 100ms liegt ist das halbe Prozent Abweichung ziemlich egal...

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Bernhard Baumgartner

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