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3D动作感知好炫!
怎么动 3D影像就怎么现!

【作者: 鍾榮峯】2010年04月07日 星期三

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去年在CES消费电子展会和E3电玩大展上、引起电玩业界高度瞩目的微软Xbox游戏机动作感应控制系统「诞生计画」(Project Natal),将在今年年底圣诞节假期正式在全球贩售。游戏机大厂Sony当然也不会缺席,在3月中也展示新的无线动作感应控制器,可与PS3的外接镜头搭配,透过控制器上的闪光来追踪使用者的动作。



在任天堂Wii带动以MEMS动作感应技术为基础的互动游戏风潮后,动作感知技术便成为游戏机大厂提升消费者游戏体验的重要利器。 Project Natal便是一种可以感测3D立体动作和声音的感应控制系统,除了可拍摄2D全彩影像之外,更可以同时还拍摄3D距离影像,建立3D立体影像资料,精确掌握玩家的身形、姿势与动作,用来外挂支援微软的Xbox游戏机动作感知能力。



Project Natal系统的3D动作感知技术,是由放在电视上的RGB摄影机、近距离红外线装置和麦克风所组成。藉由摄影机发出红外线脉冲光照射玩家,再以LED感光元件侦测红外线反射回来的时间,利用时间差的运算,精确感测出3D立体空间的相对位置变化,建构出深浅不一的灰阶距离影像。摄影机并内建专属处理器,辅助运算3D影像辨识与动作。Project Natal可以感应玩家全身肢体动作的移动、和玩家所发出的语音声调,控制游戏的动作方向,完全不需要使用遥控器。例如玩家玩足球游戏,就可以​​踢脚做出踢球动作;想身历其境电玩格斗游戏场景,出拳击掌即可。



Project Natal动作感应系统所采用的3D互动感测技术,与深度感测(Depth Sensing)技术息息相关。目前全球已有多家厂商投入开发深度感测技术,硬体厂商包括3DV Systems、PrimeSense、Optrima、Canesta等;软体方面则包括Softkinetic、GestureTek、XTR及Mgestyk等。



其中微软已投资间接取得以色列厂商3DV Systems相关技术的智慧财产权。 3DV Systems拥有名为「ZCam」的动作感测技术。 「ZCam」是使用简易的加速度计(Accelerometers)与红外线技术,借此取得目标物体的深度图(Depth Map),经由软体的运算来判断Depth Map变换速度、深浅度与方向。据称微软也有采用PrimeSense的3D PrimeSensor互动感测技术。有消息指出,3DV Systems曾向任天堂的高阶主管展示以3D方式追踪动作、并具有语音辨识功能的新款照相机。但任天堂似乎拒绝采用。



除了上述特性之外,Project Natal更可感测到肢体动作的细微变化(nuance),甚至可藉由演算法,去辨识摄影镜头所无法捕捉的移动方向,例如玩家把手放在背后的动作也可以被追踪到。玩家玩Wii的网球游戏时、偶然会将手撞击到墙面或是窗户的激烈费力动作也不会出现,Project Natal的侦测演算软体可以追踪人体肢体动作的方向,进而让玩家自然而然地伸展肢体、集中吸引在同一区域内。



光靠摄影镜头,不足以让摄影镜头本身知道它要感测什么、以及感测的数据资料为何。微软目前就正在为Project Natal系统设计一套软体,可以分析影像和寻找人体基本动作模式,可辨识大概30种肢体关节支点动作,包括头部、躯干、屁股、膝盖、手肘和大腿等部。从这个软体出发,微软也正在积极开发属于人工智慧一环的机器学习(machine learning)新技术,建立一个具有上百万张人体肢体动作的图像资料库,可藉由庞大的丛集电脑的运算,以便让录影镜头具备能从资料库中辨识人体动作方向的智慧能力。这也可以提供软体程式开发人员更多的数据资料,得以在不计其数的人体动作中,归纳出可描述人体动作的软体程式法则之最大可能性。



移动身体就能够控制游戏?这真是个全新「人机介面」的体验,既有操控摇杆的游戏模式正在被挑战。以往一直都是「控制器」在「玩」游戏,藉由Project Natal,未来「玩家自己就是控制器」了。大部分使用过的玩家就认为,Project Natal将对任天堂的Wii产生严重威胁。市场人士更预测,Project Natal将不会采取外挂方式,很可能摇身一变,成为微软在年底假期消费旺季的游戏机主力机种。目前包括Activision Blizzard、Bethesda Softworks、CAPCOM、Disney Interactive、艺电(Electronic Arts)、Konami、MTV Games、Namco Bandai、Sega、Square Enix、THQ Inc、Ubisoft等游戏软体大厂,都正积极开发能够支援Project Natal的应用游戏软体。



现在,任天堂、Sony和微软3大游戏机厂商都把变革人机互动操控介面,视为下一波游戏机市场激烈竞争的技术重点。不仅如此,3D动作感知技术可结合MEMS感测、深度感测、肢体动作辨识、语音辨识等核心,整合光学、微机电、人工智慧、演算法等关键软硬体技术,并可延伸至各种多元化应用领域,其发展前景大有可为,非常值得期待。



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