藍牙鍵盤無線效能與延遲之研究與測試

Allion Labs / Doyen Tsou

鍵盤作為指令與文字輸入的工具,對於電腦工作者、程式撰寫工程師、遊戲玩家來說有線鍵盤都已經成為不可或缺的必需品。隨著無線連接技術的成熟,採用2.4G和藍牙技術的無線鍵盤也持續增加,越來越多使用者為了追求功能性和方便性,也會選擇使用無線鍵盤。

現今無論是在家庭、公司或是電競會場內,皆有提供無線的連網服務,而無線連網的Wi-Fi技術和藍牙都會用到2.4GHz的無線工作頻段,所以會造成連線頻段上共存的技術性問題,共存不僅會直接影響了無線鍵盤連線的品質,更會造成使用者在使用經驗上不佳的感受。

根據百佳泰豐富的無線相關測試經驗,我們將2.4G無線共存的問題,對2.4G鍵盤和藍牙鍵盤可能造成的影響,歸納了下列狀況 :

  1. 無線訊號的干擾造成空白掉字,重複輸入等錯誤
  2. 無線訊號的干擾造成2.4G和藍牙鍵盤輸入的延遲,甚至失效

因為連線問題會造成不好的使用體驗, 導致客訴, 使用者會質疑製造者的品質管理, 進而影響了品牌設計的商譽。

針對2.4G和藍牙鍵盤的無線共存問題,百佳泰透過以下三個檢測基準:「環境架設」、「工作表現判斷基準」、「實際測試結果」來說明,藉著驗證市售三款藍牙鍵盤,在無線訊號干擾情況下所造成的錯誤和劣化。

環境架設

由於各家品牌的鍵盤設計不同, 鍵盤按壓的速度和頻率都會大幅影響測試的結果和測試的正確性,百佳泰實驗室全程使用自動化機械手臂以定速定量的方式執行連續性、重複性的按壓鍵盤動作,確保每一次測試結果的穩定度和一致性。

同時,藉著模擬藍牙鍵盤在不同場域的使用情形,執行測試時會將藍牙鍵盤放在電波隔離室內隔絕外在訊號干擾,製造一個乾淨的無線通訊空間進行測試。

另外提供其他可控制的干擾源達成模擬不同場域的測試情境。

圖一 : 藍牙鍵盤無線共存測試架設圖

關於干擾訊號的模擬,百佳泰實驗室能夠提供不同使用者場景的干擾情境,例如:干擾程度小的家庭環境、干擾程度中的辦公室環境、干擾程度大的網咖與商場等,並可提供下列幾種不同的控制方式來模擬:

  • 實際架設無線網路路由器並調整發射功率
  • 實際架設無線藍牙相關設備進行干擾
  • 使用測試儀器傳送可控制訊號的干擾

藍牙鍵盤工作表現的判斷基準

百佳泰提供的無線共存測試標準是以使用者體驗的感受為判斷依據,也就是一般使用者常遇見的藍牙鍵盤打字正確度、延遲性的問題,和干擾後藍牙鍵盤工作臨界點分析。

對上述問題,百佳泰提供相對應的檢測項目:

  • 正確度測試: 使用機械手臂連續按壓300次,每次測試比對按壓次數是否正確以及是否有出現掉字的狀況發生。
  • 延遲性測試: 使用百佳泰實驗室開發的量測工具,來計算機械手臂按下鍵盤後與螢幕上實際出現相對應數值的時間差。
  • 干擾情境的臨界點分析: 使用百佳泰實驗室開發的量測工具,來觀察鍵盤在干擾後的可工作臨界點及與其他產品的差異。

實際測試結果

下面的結果(表一)是3家不同品牌的藍牙鍵盤所測試出的正確度,從結果來看,Microsoft在無干擾的測試環境中表現最佳,Apple次之。而在加入3個干擾的測試環境中(模擬低干擾的家庭使用環境),可以發現3家品牌測試結果與無干擾的情況下相比會有退化的現象發生,但仍然能看出Microsoft的抗雜訊能力是較好的,Apple次之。

表一:實測正確度結果

下列(表二)為歸納不同程度的使用者對於鍵盤延遲在感受上的差異。

Latency 使用者感受
100ms以下 大部分的使用者沒有感覺
100~200ms 電競玩家的使用者感覺到延遲
200~400ms 一般的使用者感覺到延遲
400ms 延遲感受明顯,使用者抱怨

表二:延遲性容忍度

針對使用者延遲性感受上的差異,百佳泰實驗室開發了延遲量測的AI工具,根據所得到的延遲性結果和干擾後鍵盤工作的臨界值分析可以容易的評定產品的品質及其相對應的使用者體驗。

在這次的測試結果(如下表三)上來看,Microsoft在無干擾的測試環境中延遲秒數大約為40~200毫秒,而在加入3個干擾的測試環境中(如右圖,模擬低干擾的家庭使用環境),延遲會明顯變高和提前,但是該牌相較於其他兩家可以看出能保有較佳的延遲時間和較好的工作臨界值。


表三:實測延遲性和失效性結果

透過以上正確度、延遲性、受干擾後工作臨界值的三個測試結果得知,Microsoft的藍牙鍵盤在無線干擾的情況下,仍能保有較佳的工作表現的結論。

在無線產品越來越多的情況下,無線共存的問題會越來越明顯,百佳泰重視這個問題,扮演著為客戶品質把關的角色,並提供點線面的全方位測試服務,從精準的延遲性測試、一致性的測試過程和環境,模擬出與實際環境接近的干擾情境,協助您在後續強化自己的產品讓使用者在實際環境中得到更佳的使用體驗並提升產品的市場競爭力,若有需要任何諮詢服務與檢測,請與百佳泰聯絡!