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動作擷取追蹤的嵌入式體感控制新技術
更新時間:2013-12-10 11:35:53 編輯:溫情 文章來源:中國視聽網 調整文字大小:【

體感控制技術,主要是藉由辨識人的各種肢體運動,來達到與電子產品互動的目的,除了觸控螢幕,讓消費者以觸控(Touch)方式來互動之外,在其他領域方面,非觸控(Touchless)類的應用也逐漸普及,這些技術包含光學類的空間手勢辨識、動作擷取、追蹤系統等等,也有非光學類的像透過微機電技術來實作,讓體感操控技術發展未來無可限量。

“觸控技術”開啟行動裝置體感操控新革命

2006年開始,JeffHan在TED大會展示了世上第一套多點觸控的顯示面板,就可做到像當今平板電腦那樣的“多點觸控”(Multi-touch)功能,包含10點觸控,繪圖、放大、縮小、旋轉、螢幕鍵盤打字等等,吸引了科技界的目光。

而將多點技術商品化的就是蘋果,在2007年iPhone中首度實現,以多點觸控螢幕取代傳統鍵盤或指標裝置,引爆了后來觸控技術的大流行,不僅逼走了以鍵盤輸入的黑莓機,也讓PC產業導入全新的多點觸控輸入方式。迄今2013年為止,智慧型手機、平板電腦、與各式行動裝置的互動介面設計,幾乎是以觸控為主流。

應用在中小尺寸產品的觸控技術已很純熟,但應用在大尺寸顯示的環境下,業界則改用其他技術來達成。例如2008年任天堂在Wii游戲機采用手持的體感遙控器,搭配放在電視前面的光學感應器,來達到體感控制能力。2010年索尼的PSMove+PSEye也是類似的微機電控制+光學感測設計技術達成。至于微軟的Kinect,則是完全采用光學感測與追蹤的方式,玩家身體就是遙控器,不必手持任何控制器來操作。

PC市場回歸“非觸控”的體感操控技術

至于PC部分,由于2012年微軟Windows8首度導入觸控技術,嘗試以跨平板與PC的雙操作介面,來吸引消費者買單。但可惜的是,觸控筆電的成本高,只能平面2D操控,使用觸控時螢幕會晃動,且長時間使用,雙手在半空中且容易造成疲勞,且螢幕沾滿指紋,妨礙美工制作,甚至被認定為不符合人體工學的設計,也因為實用性受質疑,迄今為止,觸控筆電的滲透率仍偏低。

有鑒于此,PC業者一方面推出更輕便、像純平板那樣的變形電腦,另一方面也在等待業界有更成熟的體感技術,以便及早應用在新一代的PC產品上,拯救PC低迷的銷售量。因此其他操控技術廠商,紛紛瞄準PC市場來設計新的體感技術,讓“非觸控類”體感控制技術進入所謂的戰國時代。

各式光學類的體感技術

LeapMotion公司于2012年5月公布LeapMotion體感控制技術,并于2013年7月正式供貨。售價79.99美元,該裝置僅半包香菸的大小,只要將它連接USB延長線并放在鍵盤前方的桌面上,就可以實現3D手勢操作的體感操作。其原理是內建雙攝影機與三組紅外線感測器,營造出電腦螢幕前端約1公尺的半球型偵測區域,具有150度的視野,以光學方式擷取與追蹤使用者的10根手指的細微運動,最小可以追蹤到0.01mm的移動,且使用者不會注意到延遲的情形。

LeapMotion公司不僅提供軟體開發工具包(SDK)給開發者,并提供Airspace軟體商城讓用戶下載體感控制專用的App,建構自家產品的生態體系。而在系統廠商合作部分,HPEnvy17(17.3寸)LeapMotionSE便是業界首部內建這種控制器的筆電,將感應器嵌入在靠近觸控板附近,用戶只要直接揮動雙手,就能隔空操作。

至于微軟部分,繼Kinect在Xbox360游戲機的成功之后,微軟也在2012年推出KinectforWindows,并發布相關軟體開發工具(SDK),讓PC也能享受到Xbox360那樣的操作體驗。只要將產品連接到USB,并拉到顯示器上端,并安裝專屬的驅動程式,便可使用。其原理是透過三組攝影機,以近攝模式來感應到其前面接近40公分的物體,以分析其動作,能夠運用到商業、娛樂或各種不同行業領域,提供更高品質的Windows體感使用體驗。

由于Kinect的硬體體積稍大,單價高(249.99美元)。搭配筆電較不方便,也無法嵌入電腦內部,又距離太接近(40公分以上才行),因此較適合稍遠距離的應用,如客廳,會議室,較不適合桌面環境使用,主要可應用到醫院(如運動復健)、學校(如互動教學)或商場(如虛擬試衣)等領域。

而Intel部分,則是在2013年7月購并以色列商OmekInteractive,取得其Grasp技術,為下世代PC平臺加入體感控制新元素。Grasp的原理是透過3D深度相機(DepthCamera),能夠偵測使用者手指的移動與手勢動作,搭配其開發工具,可以協助開發者快速建立手勢與手指追蹤等互動介面,并應用在程式或各式裝置上。

Grasp支援多點觸控、雙手控制,適合在近距離環境(10公分)下,因此很適合筆電/桌電等辦公室或書房環境使用。目前Grasp可支援Windows8的各種操作,預計2014年起,將有機會看到整合3D相機模組、內建Grasp技術的Ultrabook。

其他值得關注的全新體感控制技術

除了上述的商業公司,還有許多新創公司正在開發全新的體感控制技術,讓體感操作的產品有不同的面貌呈現于市。

(1)ThalmicLabs的MYO

加拿大ThalmicLabs所推出MYO數位腕帶,是一款穿戴式無線控制器。內部搭載了ARM處理器、6軸加速度感應器、還有鋰電池。只要將這條MYO腕帶戴在手腕上,便能偵測到使用者的極細微的肌肉運動,甚至每一根手指、神經緊拉與縮放的各項手勢動作,然后將偵測的數據透過藍芽4.0傳輸到各電子設備,便可進行各種體感控制的需求。

MYO的SDK可支援Windows、Mac、Android、iOS等平臺,一般使用下電池可以支撐好幾天沒問題,該產品預計2014年初期上市,售價約149美元。這款產品不需要將手對著規定的方向使用,使用方便,且應用極廣,例如基本的有切換電腦程式、調整音量、播放影片、簡報…等,而進階的,則可應用在電腦游戲中(玩家只要比出槍的手勢,便可射擊),或控制遙控飛機,在軍事應用上也能拿來操控無人偵查車等。也有人認為可拿來搭配GoogleGlass這類穿戴式裝置使用。

(2)RACTIV的Haptix

相較于其他花俏體感控制器來說,美商RACTIV公司的訴求就簡單多了,其Haptix就是一種單純用來取代滑鼠的裝置,卻不需要太改變你既有的使用習慣。Haptix在2013年8月美國群眾募款網站Kickstarter首先公布并亮相,并成功募得了開發資金。

Haptix是一種可掛載在各種2D平面上(如筆電螢幕、電腦主機)上的3D多點觸控裝置。其大小為30x30x8立方公分,搭載1顆微控制器(MCU)與2組CMOS紅外線攝影鏡頭,目前能做到150度的拍攝視野,解析度達640x360,能夠精確捕捉到手的移動位置,即使在黑暗環境下也能偵測得到。只要連接到USB2.0埠即可使用。

使用時,不需大動作像個交通警察在指揮交通一樣,只要雙手在鍵盤或桌面上操作,可空手使用,也可拿筆來畫圖,只要在Haptix拍攝到的范圍即可這樣才能用得比較久。可以應用的范圍,包括游戲、商業程式、娛樂軟體等等,建議售價70美元,預計2014年2月起將優先供應給Kickstarter的募款者。

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