今年將是3D手勢(shì)識(shí)別技術(shù)證明自己不僅限于兒童游戲的一年。自從在任天堂Wii用的無(wú)線游戲接口中首次面世幾年后，基于MEMS傳感器的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)已將觸角伸向智能手機(jī)，并準(zhǔn)備占有最具象征意義的消費(fèi)者接口：電視遙控器。

　　自從Wii于2006年發(fā)布后，任天堂公司的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們都開(kāi)發(fā)出了各自的3D手勢(shì)識(shí)別和處理技術(shù)。索尼公司為尋求高精度控制的游戲發(fā)燒友提供了Move Playstation控制器；微軟則通過(guò)Xbox Kinect實(shí)現(xiàn)了游戲接口的免提功能。

　　蘋(píng)果率先利用微機(jī)電傳感器的潛能成功構(gòu)建更直觀的智能手機(jī)接口，并于2007年在iPhone中增加了MEMS加速度計(jì)，在2010年增加了MEMS陀螺儀。蘋(píng)果的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手緊隨其后，不久許多3D指令(如搖動(dòng)－撤消、提起－接聽(tīng)和反面朝下-斷開(kāi)連接)將成為標(biāo)準(zhǔn)的智能手機(jī)功能。

　　當(dāng)今，消費(fèi)產(chǎn)品OEM商正在他們?nèi)�線產(chǎn)品中增加3D手勢(shì)識(shí)別功能。一些公司使用從GestureTek公司獲得的技術(shù)許可，其它公司則從Hillcrest Laboratories公司或Movea公司獲取許可。Movea公司擁有250多項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利，覆蓋像使用陀螺儀控制光標(biāo)之類(lèi)的技術(shù)；Hillcrest公司擁有100多項(xiàng)專(zhuān)利，包括使用加速度計(jì)和陀螺儀跟蹤運(yùn)動(dòng)的專(zhuān)利。兩家公司都為3D手勢(shì)設(shè)計(jì)師提供了增值的軟件開(kāi)發(fā)工具，它們分別是Movea公司的Gesture Builder和Hillcrest公司的Freespace MotionStudio。

　　谷歌則是在Gingerbread(姜餅)版的Android操作系統(tǒng)中增加了基于MEMS的手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用編程接口，能夠識(shí)別諸如傾斜、旋轉(zhuǎn)、插入和切削等動(dòng)作。

　　"運(yùn)動(dòng)處理最終將被主流消費(fèi)者所接受。"InvenSense公司創(chuàng)始人Steve Nasiri表示，"我們預(yù)測(cè)用于運(yùn)動(dòng)處理和手勢(shì)識(shí)別的硬件將像照相機(jī)模塊一樣在智能手機(jī)中普及開(kāi)來(lái)。"該公司是首家在單個(gè)裸片上整合加速度計(jì)和陀螺儀的MEMS芯片制造商。

　　InvenSense的陀螺儀和加速度計(jì)/陀螺儀組合芯片嵌入了一個(gè)運(yùn)動(dòng)處理器，用于執(zhí)行識(shí)別用戶(hù)手勢(shì)所必需的復(fù)雜傳感器融合算法，并幫助卸載應(yīng)用處理器的任務(wù)。InvenSense公司計(jì)劃明年在單個(gè)裸片上整合加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)(電子羅盤(pán))。

　　在國(guó)際消費(fèi)電子展(CES)上，InvenSense公司的運(yùn)動(dòng)處理數(shù)據(jù)庫(kù)首次出現(xiàn)在電視遙控器和智能手機(jī)中，前者用于實(shí)現(xiàn)3D手勢(shì)識(shí)別，后者用于基本的電話功能(比如只需將手機(jī)拿起來(lái)靠近耳朵就能接聽(tīng)電話)。這兩種產(chǎn)品都是LG Electronics公司的產(chǎn)品。Magic Motion遙控器用于LG的Infinia系列3D電視機(jī)。LG公司9.2毫米寬的Optimus Black智能手機(jī)據(jù)稱(chēng)是全球最薄的智能手機(jī)，可以識(shí)別多種獨(dú)特的手勢(shì)指令。

　　其它MEMS芯片制造商同樣將手勢(shì)識(shí)別算法集成進(jìn)了他們的加速度計(jì)和陀螺儀。例如，Kionix公司有數(shù)十種型號(hào)的產(chǎn)品集成了內(nèi)置手勢(shì)識(shí)別算法，而且公司的Gesture Designer軟件開(kāi)發(fā)套件能夠幫助OEM商設(shè)計(jì)出他們自己的手勢(shì)控制效果。

　　"電視遙控器公司正在努力將手勢(shì)識(shí)別技術(shù)集成進(jìn)自己的產(chǎn)品中，這要求非常復(fù)雜的動(dòng)作應(yīng)用。"Kionix公司首席執(zhí)行官Greg Galvin指出，"這里的亮點(diǎn)是將視聽(tīng)輸入功能集中于電視機(jī)，允許用戶(hù)通過(guò)一個(gè)遙控器實(shí)現(xiàn)頻道切換、音樂(lè)下載、照片庫(kù)瀏覽、或文字處理和互聯(lián)網(wǎng)沖浪。"

　　在IPTV上執(zhí)行應(yīng)用程序和瀏覽網(wǎng)站內(nèi)容要求遙控器具有像鼠標(biāo)一樣的精度，以便進(jìn)行點(diǎn)擊和基于手勢(shì)的控制。"這些應(yīng)用確實(shí)需要MEMS。"Galvin表示。

　　蘋(píng)果用戶(hù)已經(jīng)非常熟悉2D手勢(shì)控制，像收捏縮放(pinch-to-zoom)之類(lèi)的指令已經(jīng)被蘋(píng)果的計(jì)算和智能手機(jī)對(duì)手所充分使用。

　　智能電視之年

　　Hillcrest公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Dan Simpkins認(rèn)為，2011年是"智能電視之年"，并補(bǔ)充道，"50多年來(lái)，電視市場(chǎng)終于首次迎來(lái)了一種新的輸入技術(shù)。"Hillcrest公司的Loop指針是一種空中鼠標(biāo)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)那些想要將計(jì)算機(jī)與電視機(jī)連接起來(lái)的消費(fèi)者而設(shè)計(jì)，并使用為IPTV開(kāi)發(fā)的Kylo瀏覽器。

　　LG公司在CES上展示的Magic Motion遙控器使用的是Hillcrest公司的Freespace手勢(shì)識(shí)別技術(shù)，可以幫助用戶(hù)通過(guò)復(fù)雜的點(diǎn)擊屏幕界面瀏覽基于網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的電視內(nèi)容。

　　菲利浦的uWand是競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)之一。菲利浦的手持式控制器選用集成式紅外攝像頭檢測(cè)電視機(jī)發(fā)出的紅外光，不需要陀螺儀就能實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)跟蹤。但大多數(shù)其它IPTV遙控器使用的是MEMS陀螺儀。

　　舉例來(lái)說(shuō)，Movea公司在CES上宣布，筆記本電腦鍵盤(pán)供應(yīng)商臺(tái)灣Sunrex公司今年晚些時(shí)候推出的控制器將使用Movea公司基于MEMS的MotionIC平臺(tái)和SmartMotion技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D手勢(shì)識(shí)別。

　　"下一代運(yùn)動(dòng)遙控器將能識(shí)別所有種類(lèi)的新手勢(shì)。"Movea公司全球營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Dave Rothenberg表示，"例如，父母可以通過(guò)空中示意簽名解鎖電視中的成人內(nèi)容，當(dāng)有小孩進(jìn)入房間時(shí)做同樣的動(dòng)作又將激活父母控制功能。"

　　微軟的Kinect則向傳統(tǒng)智慧提出了挑戰(zhàn)，將包括MEMS加速度計(jì)在內(nèi)的手勢(shì)檢測(cè)硬件移出用戶(hù)掌心，移進(jìn)頭端單元。微軟在從GestureTek公司獲得的光學(xué)識(shí)別技術(shù)許可基礎(chǔ)上為Kinect開(kāi)發(fā)了自己的3D識(shí)別算法。

　　Kinect公司在特定游戲(如虛擬排球)中的嚴(yán)格動(dòng)作范圍內(nèi)對(duì)手勢(shì)進(jìn)行了分類(lèi)。該技術(shù)通過(guò)用激光將一組規(guī)則的紅外點(diǎn)陣投射到玩家身上對(duì)圖像進(jìn)行分段，然后測(cè)量每個(gè)點(diǎn)的反射強(qiáng)度。強(qiáng)度較低的反射點(diǎn)被認(rèn)為是從背景反射回來(lái)的，較強(qiáng)的反射點(diǎn)被認(rèn)為是從前景中的用戶(hù)身上反射回來(lái)的。然后Kinect利用對(duì)用戶(hù)動(dòng)作的最佳推測(cè)驅(qū)動(dòng)游戲中的化身。Kionix公司的MEMS加速度計(jì)有助于將攝像頭更精確地對(duì)準(zhǔn)用戶(hù)。

　　這種技術(shù)犧牲了一定的精度以換取用戶(hù)的移動(dòng)性，據(jù)分析師們表示。"我不相信微軟公司基于攝像頭的識(shí)別系統(tǒng)有足夠高的精度能夠滿(mǎn)足許多游戲玩家，他們可能愿意繼續(xù)手握控制器，從而使索尼的Move成為游戲發(fā)燒友的更好選擇。"iSuppli公司高級(jí)分析師Jérémie Bouchaud指出。

　　"微軟解決方案適合其有針對(duì)性的用戶(hù)：想要快速進(jìn)入和離開(kāi)游戲、并且希望擁有方便和即時(shí)體驗(yàn)的家庭。"IHS Screen Digest公司游戲負(fù)責(zé)人Piers Harding-Rolls表示。"另一方面，索尼的Move是一種混合解決方案，使用傳感器跟蹤運(yùn)動(dòng)，并使用攝像頭跟蹤位置。在目前這個(gè)階段，索尼的理論是向游戲愛(ài)好者提供更精確的傳感器技術(shù)。"

　　像Kinect那樣基于攝像頭的技術(shù)"不是手勢(shì)識(shí)別的終結(jié)者。它有它的市場(chǎng)，但加速度計(jì)-陀螺儀組合也有自己的市場(chǎng)。"Gartner公司分析師Jim Tully認(rèn)為。

　　"例如，Kinect攝像頭不能在多用戶(hù)場(chǎng)合檢測(cè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，特別當(dāng)一個(gè)用戶(hù)被另一個(gè)用戶(hù)阻擋時(shí)。當(dāng)用戶(hù)背對(duì)攝像頭時(shí)效果也不好......這些時(shí)候需要多臺(tái)攝像頭，這在大多數(shù)情況下是不可行的。"

　　但GestureTeck公司表示，光學(xué)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)最終將戰(zhàn)勝基于MEMS的器件。通過(guò)觀察不斷變化的相機(jī)圖像，這家公司的技術(shù)已經(jīng)跟蹤數(shù)百萬(wàn)部手機(jī)的3D運(yùn)動(dòng)。

　　"今天，光學(xué)手勢(shì)識(shí)別的分辨率和精度尚沒(méi)有使用MEMS慣性傳感器時(shí)那么好，但對(duì)大多數(shù)游戲來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠。"GestureTek公司合伙創(chuàng)始人兼總裁Vincent John Vincent指出，"并且隨著攝像頭分辨率的不斷提高，我們相信光學(xué)手勢(shì)識(shí)別將最終超過(guò)MEMS，能夠跟蹤身體每個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)，并能達(dá)到像素級(jí)精度。"

　　穿戴著Xsens公司MVN Motion Capture彈力纖維套裝的演員(中間)，身上鑲滿(mǎn)了ADI公司的MEMS慣性傳感器。他模仿傳奇漫畫(huà)"鋼鐵俠"插圖中的特征手勢(shì)(左)，作為創(chuàng)作派拉蒙影業(yè)公司"鋼鐵俠2”(右)動(dòng)畫(huà)的基礎(chǔ)。

　　菲利浦公司的uWand技術(shù)非常適合與安裝有MEMS的控制器相同的應(yīng)用，但不使用MEMS器件。相反，它集成了一個(gè)紅外攝像頭用于檢測(cè)來(lái)自電視的紅外光，因此不用陀螺儀就能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)跟蹤。

　　手勢(shì)識(shí)別領(lǐng)域中的"凱迪拉克"

　　與游戲發(fā)燒友可能認(rèn)可的精度價(jià)值一樣，游戲本身并沒(méi)有像游戲開(kāi)發(fā)或特殊效果電影動(dòng)畫(huà)那么重要。對(duì)于動(dòng)畫(huà)專(zhuān)家來(lái)說(shuō)，手勢(shì)識(shí)別領(lǐng)域中的"凱迪拉克"是Xsens Technologies公司鑲滿(mǎn)MEMS的緊身衣褲。這種套裝上的加速度計(jì)和陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的動(dòng)畫(huà)序列預(yù)演。

　　Xsens公司使用ADI的高精度三軸加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)實(shí)現(xiàn)詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)跟蹤。例如，一些專(zhuān)家利用Xsens技術(shù)為電影"鋼鐵俠2"和PS3游戲"殺戮地帶2"開(kāi)發(fā)動(dòng)畫(huà)效果。這種技術(shù)提供的運(yùn)動(dòng)捕獲解決方案可以在任何地方使用，無(wú)需復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施。最后，Xsens公司預(yù)測(cè)，這種技術(shù)將針對(duì)消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用降低成本，支持類(lèi)似Kinect的體驗(yàn)，但提供高得多的保真度，玩家數(shù)量也沒(méi)有限制。

　　"微軟的Kinect是一種優(yōu)秀的解決方案，因?yàn)樗�不要求身體上安裝任何傳感器，但速度較慢，有時(shí)在跟蹤人類(lèi)手勢(shì)方面顯得比較遲緩。"Xsens公司首席執(zhí)行官Casper Peeters表示，"我們的技術(shù)在能夠使用的場(chǎng)合方面靈活得多，在跟蹤穿戴者的精確移動(dòng)中可以達(dá)到更高的保真度。但基于運(yùn)動(dòng)的游戲控制器和電話接口才剛開(kāi)始出現(xiàn)。Xsens公司則是另一種打算，支持針對(duì)精確特征動(dòng)畫(huà)的高端運(yùn)動(dòng)捕獲，未來(lái)將有更多有趣的應(yīng)用出現(xiàn)。"

　　微軟也將目光瞄準(zhǔn)了未來(lái)，計(jì)劃充分利用分別于2009年和2010年收購(gòu)3-DV公司和Canesta公司時(shí)獲得的3D跟蹤技術(shù)。這些公司實(shí)際上在飛行時(shí)間（TOF）手勢(shì)識(shí)別專(zhuān)利方面壟斷了市場(chǎng)，特別是對(duì)移動(dòng)設(shè)備而言。

　　飛行時(shí)間傳感器測(cè)量的是紅光線從物體反射回來(lái)到達(dá)某個(gè)特定CMOS傳感器的時(shí)間，從而產(chǎn)生任意距離任何光照條件下的高精度3D深度地圖。飛行時(shí)間深度地圖技術(shù)還能與微軟通過(guò)其GestureTek許可開(kāi)發(fā)的3D攝像頭手勢(shì)識(shí)別算法完美地結(jié)合起來(lái)。

　　德國(guó)TriDiCam GmbH公司和一些其他公司聲稱(chēng)擁有飛行時(shí)間傳感器技術(shù)。但至今為止只有Canesta公司證實(shí)了這個(gè)概念，可以使用一個(gè)CMOS圖像傳感器創(chuàng)建在移動(dòng)設(shè)備上方僅數(shù)英寸的地方揮舞的手的精確3D圖像地圖，即使在室外明亮的陽(yáng)光下也沒(méi)問(wèn)題。

　　像Silicon Labs等公司能夠利用便宜的紅外和環(huán)境光傳感器識(shí)別特殊應(yīng)用手勢(shì)，比如通過(guò)用手指在空中劃一條線開(kāi)啟顯示器或調(diào)整音量。

　　在OEM算法的支持下，微軟Surface平臺(tái)可以讀取“揮動(dòng)”手勢(shì)。重新設(shè)計(jì)的屏幕可以掛在墻上。

　　Surface下的變化

　　微軟在CES上展示了下一代Surface多點(diǎn)觸摸平臺(tái)。這種平臺(tái)不再使用第一代產(chǎn)品中的5個(gè)攝像頭裝置，而是一種可以垂直安裝的更薄設(shè)備。

　　這種Surface平臺(tái)允許用戶(hù)直接操作屏幕上顯示的物體，采用內(nèi)置算法解釋各種手勢(shì)，如選擇、拖拉、放下、收捏縮放和其它類(lèi)似觸摸屏的指令(OEM商還可以開(kāi)發(fā)他們自己的算法)。新版本"只有4英寸厚，能以水平、垂直或任何其它角度安裝。"微軟公司Surface部總經(jīng)理Brad Carpenter指出。

　　關(guān)鍵是微軟公司與三星LCD部門(mén)(該公司最終出廠銷(xiāo)售的顯示屏型號(hào)是SUR40)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的PixelSense技術(shù)。針對(duì)交替式棋盤(pán)形圖案的可見(jiàn)光或紅外光，PixelSense技術(shù)在每個(gè)LCD像素點(diǎn)增加了一個(gè)光傳感器。背光中的可見(jiàn)光和紅外光發(fā)射器允許每個(gè)對(duì)應(yīng)像素檢測(cè)從用戶(hù)雙手或其它物體反射的光線。通過(guò)60幀/秒的速度采樣傳感器，該技術(shù)可以同時(shí)跟蹤多個(gè)用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)，用戶(hù)數(shù)量?jī)H受屏幕可用表面積的限制。內(nèi)置FPGA支持位置跟蹤，并能讀取在屏幕表面上放置的物體上的特殊應(yīng)用標(biāo)簽，并通過(guò)紅外傳輸方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到帶攝像頭的Windows 7智能手機(jī)上。

　　在應(yīng)用程序方面，Surface平臺(tái)集成了運(yùn)行Windows 7的AMD Athlon X2 245e 2.9GHz雙核處理器以及一個(gè)匹配的AMD Radeon HD 6750圖形處理器。

　　"這種40英寸屏幕將由三星的LCD部門(mén)以7600美元的價(jià)格向全球市場(chǎng)發(fā)售。"微軟公司的Carpenter透露。

　　微軟的Xbox Kinect以PrimeSense參考設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，使用兩個(gè)CMOS成像器(一個(gè)用于紅外光，一個(gè)用于可見(jiàn)光)檢測(cè)3D深度，因此系統(tǒng)能夠輕松辨別房間內(nèi)的游戲玩家和背景物體。

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