Input lag do teclado e polling rate explicados

De onde vem o atraso do teclado

Entre o seu dedo e a tela existe uma cadeia de etapas, e cada uma acrescenta algum tempo:

1. Curso e acionamento: a tecla desce até o switch registrar. Em switches mecânicos esse ponto é fixo; em teclados analógicos (efeito Hall ou parecidos) pode ser ajustável.
2. Varredura: o controlador do teclado verifica a matriz de teclas repetidamente. A frequência com que faz isso é a taxa de varredura (scan rate).
3. Debounce: o controlador espera ou filtra para que um contato oscilando não seja informado como vários toques.
4. Polling e transporte: no USB o computador pede dados novos ao teclado no ritmo do polling rate; ligações sem fio e Bluetooth têm tempos próprios.
5. Sistema operacional e aplicativo: a entrada é processada e entregue ao programa.
6. Renderização e tela: o programa desenha um novo quadro e o monitor o exibe.

A latência de ponta a ponta é a soma de tudo isso. Os números de marketing normalmente descrevem só uma parte.

Polling rate em números simples

Polling rate é a frequência com que o computador recolhe os relatórios de um teclado USB. A 125 Hz o intervalo é de 8 ms, a 1000 Hz é de 1 ms e a 8000 Hz é de 0,125 ms. Uma taxa maior encurta a espera pelo próximo relatório, mas só essa espera: varredura, debounce, sistema e tela continuam somando a parte deles. O polling rate também não diz nada sobre a rapidez com que o controlador do próprio teclado percebe a tecla.

O que um navegador consegue ver

Uma página web recebe eventos keydown e keyup com marcas de tempo. A partir deles ela consegue mostrar:

• o tempo entre um toque e a soltura, e entre toques seguidos, que é como o teste de chatter encontra a oscilação do switch;
• quais teclas estão pressionadas ao mesmo tempo, como no teste de ghosting;
• o valor e o código exatos da tecla, como no teste de keycode.

Ela não consegue ver quando você apertou a tecla fisicamente, só quando o evento chegou. As marcas de tempo também são arredondadas pelos navegadores por privacidade, às vezes de forma grosseira, e o sistema pode agrupar vários eventos de entrada. A marca de tempo de um evento de tecla, portanto, não é uma medida da latência do teclado.

Por que um site não consegue certificar o polling rate do teclado

O movimento do mouse gera um fluxo contínuo de relatórios, então os intervalos entre os eventos permitem uma estimativa aproximada da taxa do mouse, que é o que faz o teste de polling rate do mouse. Um teclado envia um relatório quando as teclas mudam de estado, e ninguém consegue apertar teclas nem perto de 1000 vezes por segundo. Sem um fluxo constante para cronometrar, o navegador não tem de onde estimar o polling rate de um teclado. Um site que mostra “seu teclado funciona a 1000 Hz” só pela digitação está chutando. A configuração no software do teclado, ou uma ferramenta de análise USB, é a fonte confiável.

Ponto de acionamento e rapid trigger

Nos teclados analógicos, o ponto de acionamento (quanto a tecla desce antes de registrar) e o rapid trigger (registrar a soltura assim que a tecla começa a subir) são medidos por sensores dentro do teclado. O navegador só recebe o toque e a soltura resultantes, não a posição da tecla, então uma página web não consegue medir a distância de acionamento. Use o software do próprio teclado, que lê os valores dos sensores diretamente. O que um teste no navegador consegue confirmar é que toques e solturas chegam quando você espera, por exemplo tocando rápido no teste de teclado.

Como medir a latência real

A latência real de ponta a ponta precisa de uma referência fora do computador: uma câmera de alta velocidade filmando a tecla e a tela ao mesmo tempo, ou um medidor de latência dedicado que detecta o toque e a mudança na tela. Filme ou registre muitos toques e faça a média, porque os resultados individuais variam com o momento dos quadros e dos polls. Se usar uma câmera:

• use a mesma cena, tela, taxa de atualização e configurações para todos os teclados;
• aperte com firmeza e sempre do mesmo jeito;
• conte os quadros desde o momento em que a tecla chega ao fim do curso, ou em que se sabe que o switch aciona, até a primeira mudança visível.

Comparar teclados de forma justa

• Mude uma coisa de cada vez: a mesma porta, cabo, computador, tela e aplicativo para todos os teclados.
• Resultados com fio não dizem nada sobre o mesmo teclado no modo sem fio ou Bluetooth; teste cada modo separadamente.
• Registre muitas amostras e compare as faixas, não só as médias.
• Trate qualquer número único de um site, inclusive uma medição do navegador, como uma pista e não como uma medida.