마우스 센서의 주요 성능 fps, IPS, G, LoD

공을 굴림으로써 마우스 포인터를 이동시켰던 볼마우스와 달리 광마우스(레이저 포함)는 센서를 비롯해 다양한 현대기술이 투입되면서 상당히 전문적인 영역으로 탈바꿈해버렸다. 지난 기사에서 소개한 마우스의 주요 성능, DPI와 폴링 레이트에 이어 이번 기사에서는 광마우스의 핵심 부품인 센서와 관련된 용어를 더 살펴보고자 한다.

다섯 줄 요약

• 마우스 센서는 트래킹 면을 고속으로 촬영해 이동량을 파악하는 부품이다.
• 센서가 얼마나 자주 트래킹하는지를 나타내는 수치가 fps다.
• IPS는 마우스가 얼마나 빨리 움직여도 제대로 트래킹하는지를 의미한다.
• G 성능이 높으면 마우스 속도가 갑자기 변화해도 정밀하게 위치를 파악한다.
• ToD는 트래킹을 멈추는 높이 차이를 나타낸다. 오작동을 피하기 위해서는 낮은 편이 좋다.

광마우스 대중화의 일등공신, 센서 기술력

2000년대 초반에 등장해 이제는 구시대의 유물이 되어버린 ‘볼마우스’와 경쟁하던 ‘광마우스’는 센서의 인식 기술이 빠르게 발달하며 ‘볼마우스’와의 경쟁에서 우위를 차지하게 된다. 볼마우스의 기계적, 물리적인 취약성은 계속해서 개선되지 않았고, 이 부분에서 확실한 우위를 보였던 광마우스는 센서 기술의 발달까지 더해지며 2000년대 후반에는 대세로 자리잡는다.
그렇다면 광마우스의 센서는 어떤 역할을 하는 부품이기에 ‘볼 VS 광’ 대전의 캐스팅 보트 역할을 했을까? 광마우스의 센서는 해상도가 낮은 고속 카메라와 비슷하다고 생각하면 된다. 트래킹 면을 고속으로 촬영해서 이동량을 파악하는 부품이다.

fps(frame per second)

마우스는 PC와 일반적으로 1초에 125번~1,000번의 주기(125~1,000Hz)로 데이터를 주고받는다. 알기 쉽게 표현하면 0.1ms~0.8ms당 1회씩 데이터를 주고받는 셈이다. 이를 폴링 레이트(polling rate)라고 한다.
그런데, 마우스의 센서는 이보다 훨씬 많이 트래킹 면을 촬영한다. 트래킹 면을 얼마나 자주 촬영하는지를 fps로 표기하는데, 마우스 센서로 유명한 PixArt사의 최신 게이밍 센서 ‘PMW3389’, ‘PMW3360’은 fps가 12,000에 달한다. 즉 1초에 12,000번을 촬영하는 셈이다. 물론 이건 최대치이며, 마우스를 움직이는 속도, 바닥 상태에 따라 촬영횟수는 계속해서 달라진다. 참고로 fps가 높으면 마우스를 빠르게 움직였을 때 정밀도가 높아지지만, 반대로 천천히 움직였을 때는 정밀도가 낮아진다. 그래서 마우스 센서는 마우스를 움직이는 속도 등 여러 조건에 따라 fps는 계속 변동한다.

IPS(inch per second)

센서가 트래킹할 수 있는 마우스의 최대 이동 속도를 의미한다. 1초에 마우스를 얼마나 움직여도 트래킹이 대응하는지를 나타내는 수치로 수치가 높을수록 마우스를 빨리 움직여도 잘 트래킹한다.
150/250/400IPS가 널리 사용되며, 이는 1초에 150인치, 250인치, 400인치 움직여도 트래킹이 가능한 센서를 탑재했다는 뜻이다. 미터로 환산하면 3.81m/s, 6.35m/s, 10.16m/s가 된다. 수치가 높을수록 좋긴 하지만, 책상이나 테이블 등 마우스의 실사용 환경을 고려하면 150IPS 정도만 돼도 성능에 문제는 없다. 다만, 게이밍 용도라면 조금 더 IPS가 높은 센서가 선호되기도 한다.

G(가속도)

마우스 센서가 마우스의 속도 변화에 얼마나 잘 대응하는지를 뜻한다. 트래킹 가능한 마우스의 최대 이동 속도 IPS와는 개념이 다르다.
예를 들어 400IPS의 마우스가 10m/s의 속도로 이동하다가 갑자기 0.1m/s의 속도로 바뀌었다고 가정하자. 둘 다 400IPS의 성능 범위 이내이므로 센서는 정상적으로 트래킹해야 하지만, 센서의 G 수치가 너무 낮다면 속도가 느려진 걸 제대로 감지하지 못하고 빠른 속도에서 작동하던 fps 그대로 느린 속도에서도 작동하게 된다.
그런데, 앞서 ‘fps’ 설명에서 fps가 높으면 마우스가 빠르게 움직였을 때 정밀도가 높아지지만 느리게 움직이면 정밀도가 낮아진다고 했다. 따라서 속도 변화가 매우 큰데 G가 작으면 fps를 제때 조절하지 못해서 정밀도에서 오차가 생기게 된다.

그럼 여담으로 G는 얼마나 되어야 급격한 마우스의 속도 변화에서 센서가 오차 없이 작동할까? 속도 변화가 불규칙하지 않고 같은 추세로 변화했다면(등가속) ‘마우스의 IPS ÷ 마우스의 G 성능’으로 계산하면 된다. 예를 들어 마우스의 IPS가 250이고, G가 40이라면 ‘6.35㎧ ÷ (40 × 9.80㎨)’이 되어 약 0.016초, 즉 16ms가 나온다. 등가속으로 마우스가 움직인다면, 250IPS에 도달하기까지 16ms 이상일 경우 정상적으로 트래킹한다는 뜻이다.
이 공식에 따라, 만약 정지 상태에서 6.35㎧ 속도로 마우스가 움직이기까지 15ms밖에 걸리지 않았다면 센서는 제대로 작동하지 않는다. 하지만, 실생활에서 저렇게 짧은 시간 내에 마우스의 이동 속도를 6.35㎧까지 낼 일이 있을까?

LoD(Lift-off Distance)

마우스를 들었을 때 센서가 바닥 면을 트래킹하지 않게 되는 거리를 말한다. 센서는 마우스를 수평 방향뿐만 아니라 위, 아래로 움직일 때도 트래킹을 계속하는데, 이로 인해 마우스를 들어 올리거나 내리는 동작에도 센서는 약간의 수평 움직임을 탐지해 마우스 커서를 움직이게 된다.
따라서 뜻하지 않은 오동작을 줄이려면 LoD는 작은 편이 좋다. 예를 들어 LoD가 2cm라면 마우스 센서가 바닥과 2cm 이상 떨어지면 트래킹하지 않게 되어 마우스 커서가 움직이지 않게 된다. LoD는 바닥 면의 상태, 재질에 따라 변동할 수 있으므로 약간의 여유를 두고 2~3cm로 설정하는 경우가 많다.
대부분의 마우스 조작은 바닥에 닿은 상태로 이루어지므로, LoD는 작은 편이 좋다. SteelSeries의 「Rival 600」 마우스는 낮은 LoD를 실현하기 위해 마우스 센서와는 별도로 심도 센서를 탑재했다. 덕분에 LoD 0.5mm를 지원한다.