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直驱基座技术解析:2026年你需要知道的一切

直驱基座技术的实用解析,涵盖扭矩、动态范围、遥测力反馈、低频效果等。

工作室工作台上的一组直驱模拟赛车基座

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引言

近年来,直驱基座技术已变得显著复杂。随着品牌推出专有的力反馈系统、基于遥测的效果以及不断增长的技术规格列表,在选择基座时,理解什么才是真正重要的变得困难。本指南将解析关键技术,解释相关术语,并帮助您根据实际需求做出明智的决定。

你实际需要多大的力度?

模拟赛车中最常被误解的话题是基座需要提供多大的扭矩。虽然存在一定的主观性,但答案相当直接。您需要足够的动态范围来产生必要的力,以传达车辆在您下方的动态,同时不需要爆发性的肌肉输入,也不会压缩较弱的力。

对于大多数成年人来说,最佳范围在10到14牛顿米的持续力之间。这并不意味着您需要急于购买该范围的基座。5牛顿米的基座完全没问题,6、7、8或9牛顿米的型号也同样适用。10到14牛顿米的范围只是大多数人永远不会再感到需要升级的点,因为基座已经提供了他们可能需要的所有力度。

模拟赛车手在昏暗房间内紧握直驱方向盘

对于大约12岁以下的年幼儿童,除非他们特别强壮或习惯于现实中的卡丁车或赛车,否则不建议使用超过5牛顿米的设备。即使是入门级直驱基座也是严肃的设备,具有真正的伤害潜力,因此紧急停止按钮是值得寻找的功能。

大多数街车通过方向盘产生的力度相当于约7到10牛顿米。即使是IndyCar也能输出高达30牛顿米,但大多数人并非职业运动员的体格。大约15牛顿米的力度对绝大多数模拟赛车手来说已经绰绰有余,除了害怕错过之外,不应有超出此范围的升级欲望。

动态范围与削波

动态范围就是基座在零力和最大可用扭矩之间能够产生的力的范围。可以将其想象成音频系统:在失真开始之前,音量能调得越高,可用的动态范围就越大。基座的动态范围越大,您通过方向盘能体验到的力度层次就越宽,从路面纹理等微小细节一直到持续的转弯力和冲击。

在收益递减之前存在一个有用范围。超过10到15牛顿米的最佳点,额外的力度就变得多余。更高扭矩所需的更大电机往往具有更大的旋转质量、更大的磁铁和更大的线圈。在仅使用其可用动态范围的一小部分的情况下运行一个超强基座,实际上可能导致比设计在您想要的力度水平下运行的电机更差的驾驶体验。

当输入到电机的信号超过设备产生它的能力时,就会发生削波。就像立体声系统在高音量下失真一样,基座上的削波会导致力反馈平直,并在事件期间失去所有保真度。在实践中,这会让汽车在弯中感觉像是在转向不足。碰撞期间的一点削波是可以接受的,甚至可能是有益的,但您绝对不希望在赛道行驶时(包括通过路缘)出现削波,因为您会失去细节以及与车辆的连接。

什么造就了优秀的直驱基座?

要理解什么造就了优秀的直驱基座,回顾力反馈的历史会有所帮助。DirectInput,由微软开发的API,旨在处理操纵杆和早期方向盘等设备的力反馈。它从未打算处理直驱基座,这种基座通过机械方式将您的手连接到电机轴,中间没有任何齿轮、皮带或滑轮。

即使在力反馈设置中调低滤波器,在软件和固件层面,后台仍有各种信号处理在进行。这种内置处理就是为什么简单的固件更新可以彻底改变基座手感的原因。最近的例子包括Simagic Evo基座,固件更新从根本上改变了基座的感觉,以及Simucube 3基座。Moza R25 Ultra是另一个例子,其中固件之间的差异实际上比驾驶该基座与Simucube 3之间的差异更为深刻。

工作台上直驱基座电机轴及内部结构特写

这就是为什么评测直驱基座很困难的原因之一,也是为什么如果评测不是使用相同的固件和软件进行的,评测结果可能会有巨大差异。当您了解后台发生的一切时,运行无滤波器以感受游戏开发者意图的想法从根本上是有缺陷的。

一个高质量的直驱基座总是具有内在的能力,能够产生平滑准确的力反馈,而无需过多的滤波来削弱整体驾驶感觉。在纯粹谈论力反馈时,这可能是优秀与卓越直驱基座之间仅存的区别。

基于遥测的效果与力反馈

历史上,DirectInput一直被用来产生所有力反馈效果。大多数模拟赛车游戏使用恒力效果来生成力反馈,允许方向盘在动态范围内的任何位置以一定的力百分比被推向任一方向。使用DirectInput协议,这可以每秒更新高达一千次,这就是制造商宣传1000 Hz采样率的原因。实际上,游戏输出的采样率通常远低于这个数字。

制造商现在正在寻找克服DirectInput限制的方法。2020年,Logitech在G923上引入了True Force。当时这有点像个梗,因为G923是旧式齿轮驱动的基座,不利于充分利用这些效果。当Logitech后来发布G Pro时,True Force的真正能力才变得清晰。

True Force使用由Logitech开发的API,必须集成到每个游戏中以支持这些效果。Logitech在发布时已经有很多游戏在主机和PC上支持。然而,依赖第三方API意味着游戏开发者被要求支持可能20或30种不同的API,这成为一项庞大的任务,并可能导致不同游戏之间的感觉不一致。

Fanatec的Full Force是另一个例子。当ClubSport DD和ClubSport DD Plus发布时,根本没有游戏支持Full Force。花了将近18个月,才有一个游戏iRacing支持它。在18个月里,主要宣传的功能无法在任何模拟赛车游戏中使用。

低频效果与基于遥测的力反馈

LF,即低频效果,工作原理类似于True Force和Full Force,但与基座或其他触觉设备(如音频设备)接口。多通道效果可以由游戏物理生成,或由基于遥测的事件触发,如ABS介入、发动机转速或换挡。

基于游戏物理的效果由物理本身生成。例如,当碰到路缘时,您感受到的频率和振动基于游戏的物理以及映射到该赛道中的实际纹理。另一方面,预设效果由遥测事件触发,并告诉软件生成一种感觉像路缘或换挡的效果。像SimHub这样的程序允许您调整这些效果的感觉。

LF实现了与Full Force和True Force非常相似的目标,但无需依赖需要集成的第三方API。只要游戏支持LF效果,或者您有可以通过SimHub等程序拦截的遥测输出,您就可以生成这些效果。新的Moza R25 Ultra和R21 Ultra支持LF,因此您可以通过方向盘获得这些类型的效果,而无需依赖第三方API。

与API集成相比,LF确实有一点延迟,并且由于它将设备视为音频设备,您同时产生多种效果的能力受到限制。这就是制造商使用第三方API的原因,它们提供更精细的控制。

基于遥测的力反馈不同于API级别的遥测力反馈。大多数模拟赛车游戏输出遥测数据,基座的软件和固件可以拦截这些数据,以在DirectInput之上生成额外效果。遥测输出通常通过UDP协议或共享内存处理,通常涉及15到30毫秒的延迟。这种延迟对某些人来说很明显,但对其他人则不然。

一个品牌,VNM,通过他们的Extreme基座自行解决了这个问题。他们引入了一项功能,允许您通过滑块调整DirectInput和基于遥测的效果之间的比例,以精确调整到您的最佳点。如果您纯粹运行基于遥测的效果,根据模拟的不同,您将获得截然不同的体验。稍微混合一下可以让您很好地调整。这种方法的缺点是依赖于游戏输出的遥测和轻微的延迟,但它不需要第三方API集成。

采样率与插值

采样率对基座在手中的感觉有很大影响。DirectInput的最大采样率为1000 Hz,但许多模拟赛车游戏无法如此快速地生成力反馈。iRacing的物理引擎以60 Hz运行,这意味着下一包力反馈数据每秒输出60次,尽管iRacing做了一些有趣的事情以达到360 Hz。

插值本质上是在真实数据包之间人工创建数据包。如果您每秒输出60次新的力反馈数据包,这些数据包之间会有轻微的跳跃。基座制造商可以在这些数据包之间插值或模拟数据以平滑它们。负责创建这些插值数据的算法质量是品牌之间的重要区别。一些品牌有更多资源来做巧妙的事情,而另一些则只是在两个数据包之间取平均值。

显示器上显示力反馈设置的模拟赛车软件界面

在实际样本之间插值基座应该做什么是难以正确做到的,一些制造商比其他制造商做得更好。这是品牌之间细微差异在整体力度和响应性之外可能相当明显的关键领域之一。

转换速率与旋转质量

转换速率是电机对状态大变化(例如力反馈突然尖峰或方向突然改变)做出响应的最大速率的度量。在所有其他条件相同的情况下,具有更高转换速率的基座将提供更活泼、更灵敏的方向盘感觉,具有更清晰和更精细的细节。然而,绝对存在一个最佳点。超过某一点,更高的数字不一定意味着更好,大多数人最终会限制高端基座上的转换速率,因为它可能变得过度反应和过度活跃。

只要转换速率足以让方向盘足够快地响应车辆动态,使其不会感觉脱节,您就拥有足够的转换速率。这在任何现代直驱基座上都不是问题,不应成为选择时的重要决策点。

旋转质量更容易理解。电机必须处理的旋转质量越大,实现相同感觉所需的电机力度就越大。较弱的电机可能适合较轻的方向盘,但难以足够快地响应较重的方向盘,导致力反馈麻木和迟钝。减少电机必须处理的旋转质量可以减少所需力度,并提供更清晰、更灵敏的力反馈。

Fanatec的CSL DD,一个相对较弱的直驱基座,不带增力包时为5牛顿米,带增力包时为8牛顿米,其轴使用复合碳纤维和塑料材料以减少旋转质量。这使他们能够使用功率较低的电机,同时实现相同的响应性,尽管这以刚性和弯曲为代价。

方向盘的直径也很重要。直径越大,您对电机的杠杆作用就越大,这会使力反馈感觉更弱且响应更差。更强大的电机通常更大,具有更多的旋转质量,因此在较低力度水平下运行意味着它在与自己对抗。设计在该范围内运行的电机实际上可能感觉更灵敏和更强大。

编码器分辨率

每个直驱基座都需要知道其在整个旋转过程中的物理位置,以实现两件事:其自身的反馈回路(用于齿槽效应和扭矩波动抑制),以及将您的物理转向输入传回模拟。编码器负责确定方向盘的物理位置。

编码器分辨率通常以位列出。16位编码器在360度旋转中具有65,536个单独点的分辨率。24位编码器可以测量1670万个点。制造商认为更高的编码器分辨率允许更精细的力反馈控制,这是事实。驾驶员是否能察觉到这一点尚有争议。

在实践中,具有更高编码器分辨率的基座往往感觉更平滑一些。转向输入只是其中的一小部分。在处理力反馈、反馈回路、滤波和插值时,更高的编码器分辨率可以发挥显著且可察觉的作用。更高的编码器分辨率在技术上更好,但会有一个点变得无法感知。

齿槽效应与扭矩波动

齿槽效应和扭矩波动指的是旋转方向盘时轻微的卡顿感,感觉在旋转过程中有弱点和硬点。所有电动机都依赖通电线圈通过电磁场产生运动,这本质上意味着随着电机轴旋转,磁吸引力会发生变化。

更昂贵的电机通过增加极数,在旋转过程中使用更多更小的磁铁,在硬件层面最小化这种效应。较便宜的基座有更大的跳跃和更多的这种效应。这也可以通过软件和固件来缓解,通过改变电机在旋转通过每个单独磁场时输出的功率量。这就是为什么许多基座在固件更新后要求您运行校准序列,映射这些磁场并计算克服这种感觉所需的功率。

模拟赛车手在专业工作室设置中调整基座

如今,制造商在实现平滑旋转方面做得非常出色。电机轴在未通电自由旋转时可能会感觉相当卡顿,但一旦通电,这种感觉就完全消失了。需要记住的一件重要事情是,任何时候电机的磁场被用于生成力反馈以外的任何用途,它都会在一定程度上从力反馈中夺走保真度。这就是为什么一个品牌的15牛顿米直驱基座可能比另一个更贵的原因之一。

购买建议

虽然所有这些技术都很重要,但在市场上任何特定价位,整体驾驶体验并没有巨大差异。选择直驱基座时最终最重要的因素是软件使用体验、生态系统、可用的其他外设、提供的方向盘数量,以及您是否可以轻松且廉价地使用第三方方向盘,或者是否必须为每个兼容方向盘花费大量金钱。

从软件中的最小滤波开始,建立对设备性能的基线理解。然后一次引入一个滤波器,找到您主观的最佳点。这使您能够了解每个滤波器如何影响驾驶体验以及它们如何相互作用。

结论

直驱基座技术已经显著发展,品牌推出了专有系统和新功能。理解基本原理,如动态范围、削波、转换速率、旋转质量、编码器分辨率以及各种力反馈方法,将帮助您做出明智的决定。最重要的因素通常是软件生态系统和外设兼容性,而不是原始规格。专注于适合您需求和预算的产品,您将找到一款提供出色体验的基座。

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