動(dòng)作感應(yīng)原理
動(dòng)作感應(yīng)技術(shù)新的革命
(2020-02-08)河南鄭州科技市場(chǎng)IT產(chǎn)品配送網(wǎng)-鄭州電腦手機(jī)測(cè)評(píng)中心
一、 一手掌握,動(dòng)作感應(yīng)風(fēng)起云涌
作為動(dòng)作感應(yīng)技術(shù)的鼻祖,任天堂Wii為游戲軟硬件技術(shù)帶來(lái)了新的革命,其遙控器的控制系統(tǒng)采用藍(lán)牙技術(shù)和主機(jī)相連,內(nèi)部帶有動(dòng)態(tài)感應(yīng)功能,可以偵測(cè)到控制器的方位變化,結(jié)合控制器上的其他按鍵從而實(shí)現(xiàn)Wii的獨(dú)特操控方式。
在任天堂Wii取得成功之后,無(wú)論是手機(jī)廠商還是PC廠商對(duì)該技術(shù)的關(guān)注度皆大大提高,并紛紛推出了一些各具特色的技術(shù),例如iPhone手機(jī)具備的動(dòng)作感應(yīng)器技術(shù)。而隨著類似技術(shù)的普及應(yīng)用,很多手機(jī)都已具備可通過(guò)調(diào)整手機(jī)的機(jī)身水平垂直位置來(lái)切換圖片顯示方式等簡(jiǎn)單的動(dòng)作感應(yīng)技術(shù)。
而在PC領(lǐng)域,一些前沿廠商也紛紛研發(fā)應(yīng)用這類技術(shù)。例如華碩、宏碁、聯(lián)想、惠普等廠商都在其產(chǎn)品中嘗試應(yīng)用這樣的動(dòng)作感應(yīng)“手柄”。以華碩推出的Eee Stick動(dòng)作感應(yīng)控制器為例,其Eee Stick是一款可較完美實(shí)現(xiàn)手部動(dòng)作控制電腦操控的外接設(shè)備,它的無(wú)線接入的模式讓使用者在玩游戲的時(shí)候享受完全的行動(dòng)自由,其具備運(yùn)動(dòng)、指向和傾斜三種模式,使得該設(shè)備可適用于幾乎任何類型的游戲。可作為一個(gè)3D鼠標(biāo)使用,具備常用記憶模式,玩家可以調(diào)整控制器的設(shè)置,從而適應(yīng)個(gè)人的游戲風(fēng)格。
二、 忘掉鼠標(biāo),不用手柄也能感應(yīng)
以前的動(dòng)作感應(yīng)技術(shù)與設(shè)備的弊端在于,用戶需要手握手柄,在空中揮舞,才可進(jìn)行虛擬的網(wǎng)球、飛行、賽車等游戲。而隨著SONY和微軟在近期紛紛宣布推出全身動(dòng)作感應(yīng)操控系統(tǒng),可完全擺脫手動(dòng)搖桿限制的技術(shù),讓很多讀者眼前一亮。
SONY這種全新的動(dòng)作感應(yīng)控制技術(shù)無(wú)需專用的手柄控制器,而是可以將現(xiàn)實(shí)生活中的任何物體拿來(lái)控制游戲,如咖啡杯、書(shū)本等任何物體都能成為控制器使用。玩家只需手持物體在攝像頭前轉(zhuǎn)動(dòng),攝像頭就會(huì)自動(dòng)掃描并將物體的形狀以及動(dòng)作數(shù)據(jù)保存下來(lái)。
三、 無(wú)拘無(wú)束,Natal技術(shù)“探秘”
而微軟的技術(shù)比SONY的更先進(jìn)一步,其推出針對(duì)XBOX 360游戲機(jī)的Project Natal(納塔爾計(jì)劃)就是一套全身動(dòng)作感應(yīng)操控系統(tǒng),能夠讓玩家透過(guò)攝影頭捕捉身體的動(dòng)作,進(jìn)而將數(shù)據(jù)傳進(jìn)XBOX里面處理,轉(zhuǎn)換成輸入指令,操控者就可以操作屏幕當(dāng)中的窗口進(jìn)行游戲。使用該系統(tǒng)進(jìn)行游戲的玩家可完全擺脫手動(dòng)搖桿的限制,以身體動(dòng)作及話語(yǔ)來(lái)控制游戲。
Project Natal究竟是如何實(shí)現(xiàn)全身動(dòng)作感應(yīng)操控的呢?Project Natal系統(tǒng)由RGB攝像頭、深度傳感器、多陣列麥克風(fēng)以及運(yùn)行特定軟件的可定制芯片組成。
《一》、深度傳感器
深度傳感器也是Project Natal的核心組成部分。Project Natal擁有一個(gè)配備了單色CMOS傳感器的紅外投影儀,允許Project Natal在任何光照條件下識(shí)別房間內(nèi)的3D空間(而不是將房間作為一個(gè)2D圖像來(lái)識(shí)別)。
其原理由于微軟技術(shù)保密的原因沒(méi)有透露,但我們可以通過(guò)3D掃描儀的原理來(lái)推敲其實(shí)現(xiàn)過(guò)程。大家知道,平面掃描儀的目的是識(shí)別和記錄一個(gè)平面上的黑白或彩色的圖案,建立一個(gè)平面坐標(biāo)系,將這些圖案以點(diǎn)陣方式排列在其中,輸出或記錄。而3D掃描儀是一種結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)、相位測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的復(fù)合3D非接觸式測(cè)量技術(shù),其是對(duì)一個(gè)空間物體的表面實(shí)行掃描,一般只識(shí)別記錄物體表面的形狀而不管其表面的顏色圖案等,從而能建立一個(gè)3D立體坐標(biāo)系,把對(duì)象物體表面各部分的點(diǎn)排列在這個(gè)坐標(biāo)系里,輸出或記錄,從而能更精確的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)攝像互動(dòng)操控。
而微軟的該深度傳感器系統(tǒng)則可能利用匹配技術(shù)、三角形測(cè)量原理,較精準(zhǔn)解算出由RGB攝像機(jī)公共視區(qū)內(nèi)像素點(diǎn)傳回的3D坐標(biāo)及“動(dòng)作表情”。
《二》、RGB攝像頭
微軟首先收購(gòu)了3DV公司的ZCam攝像系統(tǒng),ZCam系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)視頻游戲、網(wǎng)頁(yè)的操控,微軟將這種源自PC方面的技術(shù)更進(jìn)一步深化,設(shè)計(jì)出RGB攝像頭來(lái)捕捉玩家的動(dòng)作。
從技術(shù)原理上來(lái)看,目前實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的采集方式主要有三種方式:一是接觸式,如三坐標(biāo)測(cè)量;二是非接觸式,如結(jié)構(gòu)光法、激光三角法等;三是逐層掃描方法,如CT法和核磁共振法、自動(dòng)斷層掃描法等。ZCam的技術(shù)屬于非接觸式,與普通的只能記錄2D平面影像的攝像頭不同,Zcam攝影頭的技術(shù)獨(dú)特之處其是一個(gè)3D感應(yīng)攝像頭,其鏡頭旁邊有一圈LED光源,會(huì)發(fā)射光波,其攝像頭能偵測(cè)短暫時(shí)間片中的光脈沖變化以定位目標(biāo)的位置和動(dòng)作,其原理類似傳統(tǒng)的雷達(dá)系統(tǒng),不過(guò)以光波替代了無(wú)線電波,所以該技術(shù)能較精準(zhǔn)的感受3D立體空間的相對(duì)位置變化。而且Zcam能及時(shí)計(jì)算每秒60fps的體感運(yùn)算,不需要依賴主機(jī)的輔助,所以能讓游戲主機(jī)專心計(jì)算畫面效果,體感部分由攝影機(jī)來(lái)負(fù)責(zé),這也是它的獨(dú)到之處。
而RGB攝像頭正是基于這樣的原理,且一個(gè)RGB攝像頭由三根不同的線纜分別傳輸三個(gè)基本彩色成分,用三個(gè)獨(dú)立的CCD傳感器來(lái)獲取三種彩色信號(hào),能采集更精確的彩色圖像與3D圖像。通過(guò)RGB攝像頭可以更清楚地辨別反射回的動(dòng)作及表情,所以對(duì)于Project Natal來(lái)說(shuō),通過(guò)RGB攝像頭就可清楚地識(shí)別出操控者臉部乃至各種手勢(shì)的動(dòng)作,從而讓深度傳感器能更好的進(jìn)行識(shí)別。
《三》.多陣列麥克風(fēng)
Project Natal內(nèi)置一個(gè)多陣列麥克風(fēng),通過(guò)聲音來(lái)識(shí)別語(yǔ)音,并過(guò)濾環(huán)境噪音。為什么新一代動(dòng)作感應(yīng)系統(tǒng)不采用普通的單麥克風(fēng)或雙麥克風(fēng)來(lái)去除噪聲呢?這是因?yàn)橛捎趯?shí)際環(huán)境噪聲的復(fù)雜性,這兩種系統(tǒng)均不能達(dá)到滿意的消噪要求。
從技術(shù)原理上來(lái)看,陣列信號(hào)處理采用廣義旁瓣對(duì)消思想,能夠點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的從聲源位置獲取較高品質(zhì)的語(yǔ)音信號(hào),同時(shí)抑制其他說(shuō)話人的聲音及環(huán)境噪聲,具有很好的空間選擇性。陣列麥克風(fēng)通過(guò)對(duì)拾取的多路語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析與處理,使陣列形成的波束主瓣對(duì)準(zhǔn)目標(biāo),“零點(diǎn)”指向干擾源以抑制干擾信號(hào),從而盡可能地獲取目標(biāo)語(yǔ)音。其中波束方向及波束主瓣寬度與麥克風(fēng)的間距、數(shù)目、擺放位置、聲源入射角及采樣頻率緊密相關(guān)。而波束的形成不僅可消除使用單個(gè)麥克風(fēng)時(shí)需人工調(diào)節(jié)麥克風(fēng)指向性問(wèn)題,而且可以使輸出語(yǔ)音的信噪比大幅度提高,獲得高質(zhì)量的語(yǔ)音。
陣列麥克風(fēng)早已被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域,而應(yīng)用于PC、游戲機(jī)、游戲領(lǐng)域應(yīng)是水到渠成,其能更精確的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音定位,通過(guò)陣列麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)與語(yǔ)音識(shí)別相結(jié)合能更精確地“理解”指令,讓未來(lái)的游戲機(jī)、PC成為真正全方位的人機(jī)交互娛樂(lè)系統(tǒng)。除此而外,定制芯片和定制軟件也是該系統(tǒng)的核心。據(jù)微軟介紹,定制芯片(運(yùn)行有微軟專利軟件層)這一專利軟件層“使得一切Project Natal的魔法得以成真,讓Project Natal與目前市場(chǎng)上的任何其他技術(shù)都卓而不凡”。并且,隨著微軟及其他公司對(duì)這方面軟硬件技術(shù)研發(fā)的不斷深入,未來(lái)的游戲乃至影視將可能全面進(jìn)入“真人扮演”時(shí)代,這完全有可能讓您為此沉醉并欲罷不能。
微軟已明確表示,Project Natal系統(tǒng)將成為XBOX游戲機(jī)和PC的佳選,“XBOX和Windows兩個(gè)部門的技術(shù)人員都在進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)測(cè)試”。而Project Natal系統(tǒng)一旦投入實(shí)用化,并不斷完善,其將為未來(lái)的游戲世界、PC操控方式、娛樂(lè)方式、健身方式、硬件技術(shù)帶來(lái)革命性的變化。Wii及其他動(dòng)感控制技術(shù)的局限在于僅能用手控制,而Natal則讓你的身體無(wú)所不為,無(wú)論是手、腳、軀體、頭、口……“全身運(yùn)動(dòng),齊身游戲,身臨其境”將成為更真實(shí)的可能。
當(dāng)然,Project Natal系統(tǒng)要想全面實(shí)用化,無(wú)論在相關(guān)軟硬件上,還是游戲、影視支持上,都還有較長(zhǎng)的路走。而且即使Project Natal成功,也不代表手持式動(dòng)作感應(yīng)技術(shù)的滅亡,這技術(shù)仍將在便攜設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。并且影響一種新技術(shù)普及度的因素除了性能,還有成本和價(jià)格因素。當(dāng)然,隨著Project Natal的初露鋒芒,相信包含任天堂、SONY在內(nèi)的游戲公司,相關(guān)PC廠商、游戲廠商都會(huì)逐步加大對(duì)類似技術(shù)的研發(fā)力度,未來(lái)的動(dòng)作感應(yīng)技術(shù)必將因此更多彩。而近期,微軟和SONY也正式宣布?xì)⑷雱?dòng)作感應(yīng)這一體驗(yàn)領(lǐng)域。微軟在E3上推出的名為Natal的全新動(dòng)作感應(yīng)游戲形式令業(yè)界興奮,因?yàn)樵摲绞接脩舨恍栌螒蚴直恍柰ㄟ^(guò)機(jī)器附帶的攝像頭、深度傳感器、麥克風(fēng)等設(shè)備,就能將用戶的舉手投足一一感知,從而實(shí)現(xiàn)全新的無(wú)手柄動(dòng)作感應(yīng)與操控體驗(yàn)。
河南鄭州科技市場(chǎng)IT產(chǎn)品配送網(wǎng)----------DIY游戲電腦、辦公電腦聯(lián)系電話:17739760690(同微信)
掃描二維碼推送至手機(jī)訪問(wèn)。
版權(quán)聲明:本文由http://www.ylxs.com.cn發(fā)布,如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。