3D手勢(shì)識(shí)別將不再只是小兒科了。自從3-D手勢(shì)識(shí)別首次出現(xiàn)在任天堂(Nintendo)的 Wii無(wú)線(xiàn)游戲操作界面之后,MEMS感應(yīng)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)就不斷延伸到智能電話(huà)領(lǐng)域,并將占領(lǐng)絕大部分用戶(hù)界面。
自從任天堂的Wii 2006版本頒布之后,其競(jìng)爭(zhēng)者就已經(jīng)紛紛開(kāi)始公布各自的3-D手勢(shì)識(shí)別處理技術(shù)。索尼公布了其PS手柄控制器;微軟Xbox Kinect開(kāi)辟了免持游戲界面之路。
蘋(píng)果公司首次利用為電子機(jī)械感應(yīng)器而研發(fā)出更直觀的智能電話(huà)界面;在2007年為iPhone添加了MEMS加速計(jì)功能,2010年又添加了MEMS陀螺儀。各大競(jìng)爭(zhēng)者競(jìng)相效仿,shake-to-undo、 lift-to-answer以及 face-down-to-disconnect類(lèi)的3-D收費(fèi)類(lèi)項(xiàng)目將出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)智能電話(huà)中。
目前,消費(fèi)類(lèi)OEMs在其產(chǎn)品線(xiàn)中都添加了3-D手勢(shì)識(shí)別功能。有些使用經(jīng)GestureTek 公司授權(quán)的攝像頭技術(shù);有些使用Hillcrest Laboratories公司或者M(jìn)ovea公司授權(quán)的MEMS技術(shù)。Movea公司擁有250多項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利,涵蓋了諸如利用陀螺儀控制光標(biāo)的技術(shù);Hillcrest公司擁有100多項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利,其中包括利用陀螺儀加速計(jì)追蹤運(yùn)動(dòng)的專(zhuān)利。兩家公司都為3-D手勢(shì)識(shí)別研發(fā)人員提供了增值軟件開(kāi)發(fā)工具。
Google也給其Android OS Gingerbread操作系統(tǒng)添加了MEMS手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用程控界面,能夠識(shí)別傾斜、旋轉(zhuǎn)、戳以及劃等手勢(shì)。
首家將加速計(jì)與陀螺儀融合在一塊芯片上的MEMS芯片制造公司,InvenSense創(chuàng)始人 Steve Nasiri先生指出,“運(yùn)動(dòng)處理技術(shù)終于得到了認(rèn)可。我們相信智能電話(huà)手勢(shì)處理以及手勢(shì)識(shí)別硬件將會(huì)變得如手機(jī)攝像頭一樣普及?!?/p>
InvenSense公司的陀螺儀以及加速計(jì)/陀螺儀整合芯片中植入手勢(shì)處理器來(lái)執(zhí)行復(fù)雜傳感器融合算法,這種算法在進(jìn)行用戶(hù)手勢(shì)識(shí)別時(shí)是很有必要的,從而免除了應(yīng)用處理器端的計(jì)算任務(wù)。該公司計(jì)劃在來(lái)年進(jìn)行在單芯片上融合加速計(jì)、陀螺儀以及磁強(qiáng)計(jì)(電子羅盤(pán))的研發(fā)。
InvenSense公司在國(guó)際消費(fèi)電子展上展出的運(yùn)動(dòng)處理數(shù)據(jù)庫(kù)是首批使用3-D手勢(shì)識(shí)別的電視遙控器以及首批將其作為主要手機(jī)功能的智能電話(huà)(例如僅需將手機(jī)放置在耳旁就能接電話(huà)等)。兩者都是LG電子產(chǎn)品。LG的3-D電視Infinia生產(chǎn)線(xiàn)中使用了該新式遙控器。被認(rèn)為是最薄智能手機(jī)的 LG9.2毫米Optimus Black智能手機(jī)也能識(shí)別幾種獨(dú)特的手勢(shì)指令。
其他MEMS芯片廠商同樣也將手勢(shì)識(shí)別算法加入到其加速計(jì)以及陀螺儀中。例如,Kionix公司提供了大量?jī)?nèi)建手勢(shì)識(shí)別算法模塊,其手勢(shì)設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)組件能讓OEMs設(shè)計(jì)他們自己的手勢(shì)控制器。
Kionix CEO,Greg Galvin先生指出,“電視遙控器研發(fā)者們正在大勢(shì)將手勢(shì)識(shí)別技術(shù)加入其遙控器中,同時(shí)要求廣泛使用這些運(yùn)動(dòng)技術(shù)。這里就是需要將視聽(tīng)數(shù)據(jù)列輸入電視中,讓用戶(hù)可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的控制器,就能轉(zhuǎn)換頻道、下載音樂(lè)、查看自己的圖像庫(kù)、編輯文檔或者瀏覽網(wǎng)頁(yè)等。
Galvin先生說(shuō)道,“在交互式網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)上運(yùn)行應(yīng)用程序并瀏覽網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容,需要一個(gè)點(diǎn)擊式與手勢(shì)控制都非常精確的遙控器。對(duì)這類(lèi)應(yīng)用來(lái)說(shuō),則需要MEMS?!?/p>
智能電視時(shí)代
Hillcrest創(chuàng)始人兼CEO,Dan Simpkins宣稱(chēng)2011年為“智能電視時(shí)代”,他指出,“50多年以來(lái),全新輸入技術(shù)首次出現(xiàn)在電視市場(chǎng)上?!盚illcrest的Loop pointer無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo),是為將電腦與電視進(jìn)行鏈接的用戶(hù)所設(shè)計(jì)的,他們的IPTV使用Kylo Browser(一種轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)影片而生成的瀏覽器)。
LG在CES上展出的新式遙控器使用了Hillcrest的Freespace手勢(shì)識(shí)別技術(shù),用戶(hù)可以使用該觸摸屏界面來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)以及傳統(tǒng)的電視內(nèi)容。
其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括菲利普(Philips)的懶人遙控器uWand。菲利普的這種手持遙控器,裝有一個(gè)紅外攝像頭,能夠感應(yīng)電視上的紅外信標(biāo),從而無(wú)需陀螺儀便可精確定位遙控器選項(xiàng)。其他大多數(shù)IPTV遙控器則使用了MEMS陀螺儀。
Movea公司在CES上宣布,筆記本電腦鍵盤(pán)供應(yīng)商Sunrex公司(臺(tái)灣)將在今年年末推出一款鍵盤(pán),該鍵盤(pán)將會(huì)使用Movea公司的3-D手勢(shì)識(shí)別MEMS MotionIC 平臺(tái)和SmartMotion技術(shù)。
Movea公司全球市場(chǎng)總監(jiān),Dave Rothenberg先生指出,“下一代新式遙控器將會(huì)識(shí)別各種新手勢(shì)。例如,父母會(huì)將電視節(jié)目中的成人內(nèi)容通過(guò)他們的空中手勢(shì)鎖住,而當(dāng)他們的孩子試圖收看這些成人節(jié)目的時(shí)候,他們所做的行為就會(huì)激活。”
微軟的Kinect體感系統(tǒng),將包含有一個(gè)MEMS加速計(jì)的手勢(shì)感應(yīng)硬件,改進(jìn)為頭部控制系統(tǒng)。微軟利用從GestureTek授權(quán)的光學(xué)識(shí)別技術(shù)為其Kinect體感系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出3-D識(shí)別計(jì)算程序。
Kinect體感系統(tǒng)將一個(gè)特定的游戲,例如虛擬排球中的手勢(shì)進(jìn)行了嚴(yán)格的分類(lèi)。這種技術(shù),通過(guò)激光器將特定的紅外光束投射到玩家,然后測(cè)量每個(gè)光束的反射強(qiáng)度,來(lái)細(xì)分每個(gè)運(yùn)動(dòng)圖像。反射強(qiáng)度較弱的光束一般來(lái)自游戲背景;反射強(qiáng)度較強(qiáng)的光束則來(lái)自游戲玩家。Kinect體感系統(tǒng)然后利用對(duì)用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)記錄,繪制其影像。Kionix的MEMS加速計(jì)將使攝像頭對(duì)用戶(hù)進(jìn)行更精確的定位。
據(jù)相關(guān)分析人士稱(chēng),這種技術(shù)在精確度方面有所欠缺,但是在玩家的移動(dòng)性方面則做得很好。ISuppli高級(jí)分析師,Jérémie Bouchaud指出,“我認(rèn)為,微軟的攝像頭識(shí)別系統(tǒng)的準(zhǔn)確度不夠滿(mǎn)足許多游戲玩家,他們則很可能會(huì)繼續(xù)使用控制器;對(duì)游戲上癮者來(lái)說(shuō),Sony的體感手柄Move會(huì)是一個(gè)更好的選擇?!?/p>
HIS Screen Digest 游戲部門(mén)主管,Piers Harding-Rolls指出,“微軟的Kinect體感系統(tǒng)為其目標(biāo)用戶(hù)提供解決方案:想要快速體驗(yàn)游戲的家庭。而Sony的體感手柄Move,則是一個(gè)混合式方法,使用了感應(yīng)器來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行追蹤以及攝像頭進(jìn)行定位。在這個(gè)層面來(lái)說(shuō),Sony的定位則是那些游戲熱衷者?!?/p>
Gartner分析師,Jim Tully指出,“類(lèi)似于Kinect的攝像頭技術(shù),并非手勢(shì)識(shí)別的最終階段。它有它自己的定位,而加速計(jì)-陀螺儀整合器同樣有其定位?!?/p>
“例如,Kinect的攝像頭無(wú)法捕捉復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模式:在多玩家模式下,某玩家擋住了其他玩家。玩家背對(duì)攝像頭的時(shí)候,該體系也無(wú)法正常工作。。。在此類(lèi)情況下,則需要多個(gè)攝像頭。在大多數(shù)情況下,這恐怕是不可行的?!?/p>
但是GestureTek公司的技術(shù)通過(guò)檢測(cè)不斷改變的攝像頭影響,已經(jīng)追蹤了百萬(wàn)個(gè)移動(dòng)電話(huà)3-D運(yùn)動(dòng);該公司宣稱(chēng),光學(xué)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)最終將會(huì)超越MEMS設(shè)備。
GestureTek合作創(chuàng)始人兼總裁,Vincent John Vincent先生指出,“雖說(shuō)當(dāng)前光學(xué)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)的分辨率和準(zhǔn)確度不如MEM慣性傳感器,對(duì)于大多數(shù)游戲來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。隨著數(shù)碼相機(jī)分辨率不斷提高,我們相信,光學(xué)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)最終將會(huì)超越MEMS?!?/p>
和嗜游戲者認(rèn)為精確度很重要一樣,游戲開(kāi)發(fā)者或者特效動(dòng)畫(huà)制作者對(duì)精確度的要求也很高,但是游戲本身絕非如此。對(duì)動(dòng)畫(huà)制作來(lái)說(shuō),Xsens Technologies公司特定的MEMS設(shè)備更合適。該設(shè)技術(shù)中的加速計(jì)以及陀螺儀將實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)序列預(yù)先視覺(jué)化。Xsens使用Analog Devices的高精密度三軸加速計(jì)、陀螺儀以及磁力計(jì)來(lái)對(duì)捕捉具體運(yùn)動(dòng)影響。為“鋼鐵俠2”以及PS3游戲“KillZone 2”設(shè)計(jì)特效的專(zhuān)業(yè)人士所使用的Xsens技術(shù),提供了在任何地方都能進(jìn)行影像捕捉的技術(shù)解決方案。Xsens預(yù)測(cè),該技術(shù)成本最終將會(huì)降低,從而使得其逼真度更高,而不限制玩家數(shù)量。
Xsens(洛杉磯)CEO,Casper Peeters先生指出,“微軟的體感系統(tǒng)Kinect是一個(gè)簡(jiǎn)潔的解決方案,但是其速率很慢而且在捕捉手勢(shì)的時(shí)候偶爾會(huì)很慢。在使用地方面來(lái)說(shuō),我們的技術(shù)顯得更加靈活。在捕捉精確運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,其逼真度更高。而運(yùn)動(dòng)游戲控制器以及手機(jī)界面才剛剛出現(xiàn)。Xsens對(duì)精確角色動(dòng)畫(huà)制作來(lái)說(shuō),其動(dòng)畫(huà)捕捉效果更好。在不久的將來(lái)還會(huì)出現(xiàn)更多有趣的應(yīng)用?!?/p>
微軟也瞄準(zhǔn)了未來(lái)的趨勢(shì);也打算利用其在2009年和2010年分別收購(gòu)3-DV以及Canesta時(shí)所獲取的3-D追蹤技術(shù)。
Time-of-flight傳感器測(cè)量紅外光束從物體表面反射并返回至某特定CMOS傳感器所用的時(shí)間,從而可以在任何光照下、任意距離、產(chǎn)生高度精確的3-D深度圖。Time-of-flight傳感器與微軟通過(guò)GestureTek授權(quán)而研發(fā)的3-D攝像頭手勢(shì)識(shí)別運(yùn)算法則非常吻合。
微軟在CES上展出了其下一代表面多點(diǎn)觸控運(yùn)算平臺(tái),摒棄了其第一代觸控平臺(tái)所使用的five-camera setup技術(shù),研發(fā)出了能夠垂直放置的更薄模塊。
該表面平臺(tái)能夠讓用戶(hù)直接控制屏幕上的物體,帶有內(nèi)建算法來(lái)解釋各種手勢(shì),例如選擇、拖動(dòng)、滴下、pinch-to-zoom以及其他觸控類(lèi)指令(OEMs 同樣能夠研發(fā)出他們自己的算法)。Microsoft’s Surface 團(tuán)隊(duì)總經(jīng)理,Brad Carpenter先生指出,“新版平臺(tái)僅4英寸,能夠以水平、垂直或任何其他角度放置?!?/p>
該技術(shù)的關(guān)鍵是微軟的PixelSense 技術(shù)。此技術(shù)是微軟和三星LCD集團(tuán)共同研發(fā)的。PixelSense技術(shù)為每個(gè)LCD象素都添加了可替換的、棋盤(pán)式可見(jiàn)光或紅外光線(xiàn)傳感器。背光源中的可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)發(fā)射器使每個(gè)相應(yīng)的象素能感應(yīng)從用戶(hù)手部或其他物體反射的光線(xiàn)。在每秒傳輸幀數(shù)為60的情況下,對(duì)傳感器抽樣調(diào)查,結(jié)果顯示,該技術(shù)能同時(shí)追蹤多個(gè)用戶(hù)的動(dòng)作,其數(shù)量?jī)H受屏幕可用表面范圍的限制。內(nèi)建FPGA支持定位追蹤,能夠讀取放置在面板表面物體的特定應(yīng)用信息,并且能夠通過(guò)配置攝像頭的Windows 7智能手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的紅外傳輸。
至于應(yīng)用程序方面,該Surface技術(shù)包括了美國(guó)先進(jìn)微電子器件公司(AMD)的Athlon X2 245e 2.9-GHz雙核處理器來(lái)運(yùn)行Windows7以及AMD Radeon HD 6750圖形處理器。
微軟的 Surface 團(tuán)隊(duì)總經(jīng)理,Brad Carpenter先生指出,“三星LCD集團(tuán)將以7600美元的價(jià)格在全球?qū)⒋?0英寸屏幕上市?!?/p>