2011年全球3D手勢識別技術(shù)市場格局分析

3-D手勢識別將不再只是小兒科了。自從3-D手勢識別首次出現(xiàn)在任天堂（Nintendo）的 Wii無線游戲操作界面之后，MEMS感應(yīng)手勢識別技術(shù)就不斷延伸到智能電話領(lǐng)域，并將占領(lǐng)絕大部分用戶界面。

　　自從任天堂的Wii 2006版本頒布之后，其競爭者就已經(jīng)紛紛開始公布各自的3-D手勢識別處理技術(shù)。索尼公布了其PS手柄控制器；微軟Xbox Kinect開辟了免持游戲界面之路。

　　蘋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界面；在2007年為iPhone添加了MEMS加速計功能，2010年又添加了MEMS陀螺儀。各大競爭者競相效仿，shake-to-undo、 lift-to-answer以及 face-down-to-disconnect類的3-D收費(fèi)類項(xiàng)目將出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)智能電話中。

　　目前，消費(fèi)類OEMs在其產(chǎn)品線中都添加了3-D手勢識別功能。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)專利，其中包括利用陀螺儀加速計追蹤運(yùn)動的專利。兩家公司都為3-D手勢識別研發(fā)人員提供了增值軟件開發(fā)工具。

　　Google也給其Android OS Gingerbread操作系統(tǒng)添加了MEMS手勢識別應(yīng)用程控界面，能夠識別傾斜、旋轉(zhuǎn)、戳以及劃等手勢。

　　首家將加速計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)動處理技術(shù)終于得到了認(rèn)可。我們相信智能電話手勢處理以及手勢識別硬件將會變得如手機(jī)攝像頭一樣普及。”

　　InvenSense公司的陀螺儀以及加速計/陀螺儀整合芯片中植入手勢處理器來執(zhí)行復(fù)雜傳感器融合算法，這種算法在進(jìn)行用戶手勢識別時是很有必要的，從而免除了應(yīng)用處理器端的計算任務(wù)。該公司計劃在來年進(jìn)行在單芯片上融合加速計、陀螺儀以及磁強(qiáng)計（電子羅盤）的研發(fā)。

　　 InvenSense公司在國際消費(fèi)電子展上展出的運(yùn)動處理數(shù)據(jù)庫是首批使用3-D手勢識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（例如僅需將手機(jī)放置在耳旁就能接電話等）。兩者都是LG電子產(chǎn)品。LG的3-D電視Infinia生產(chǎn)線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)也能識別幾種獨(dú)特的手勢指令。

　　其他MEMS芯片廠商同樣也將手勢識別算法加入到其加速計以及陀螺儀中。例如，Kionix公司提供了大量內(nèi)建手勢識別算法模塊，其手勢設(shè)計軟件開發(fā)組件能讓OEMs設(shè)計他們自己的手勢控制器。

　　Kionix CEO，Greg Galvin先生指出，“電視遙控器研發(fā)者們正在大勢將手勢識別技術(shù)加入其遙控器中，同時要求廣泛使用這些運(yùn)動技術(shù)。這里就是需要將視聽數(shù)據(jù)列輸入電視中，讓用戶可以通過一個簡單的控制器，就能轉(zhuǎn)換頻道、下載音樂、查看自己的圖像庫、編輯文檔或者瀏覽網(wǎng)頁等。

　　Galvin先生說道，“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)頁內(nèi)容，需要一個點(diǎn)擊式與手勢控制都非常精確的遙控器。對這類應(yīng)用來說，則需要MEMS。”

　　智能電視時代

　　Hillcrest創(chuàng)始人兼CEO，Dan Simpkins宣稱2011年為“智能電視時代”，他指出，“50多年以來，全新輸入技術(shù)首次出現(xiàn)在電視市場上。”Hillcrest的Loop pointer無線鼠標(biāo)，是為將電腦與電視進(jìn)行鏈接的用戶所設(shè)計的，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手勢識別技術(shù)，用戶可以使用該觸摸屏界面來瀏覽網(wǎng)頁以及傳統(tǒng)的電視內(nèi)容。

　　其他競爭對手包括菲利普（Philips）的懶人遙控器uWand。菲利普的這種手持遙控器，裝有一個紅外攝像頭，能夠感應(yīng)電視上的紅外信標(biāo)，從而無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，筆記本電腦鍵盤供應(yīng)商Sunrex公司（臺灣）將在今年年末推出一款鍵盤，該鍵盤將會使用Movea公司的3-D手勢識別MEMS MotionIC 平臺和SmartMotion技術(shù)。

　　Movea公司全球市場總監(jiān)，Dave Rothenberg先生指出，“下一代新式遙控器將會識別各種新手勢。例如，父母會將電視節(jié)目中的成人內(nèi)容通過他們的空中手勢鎖住，而當(dāng)他們的孩子試圖收看這些成人節(jié)目的時候，他們所做的行為就會激活。”

微軟的Kinect體感系統(tǒng)，將包含有一個MEMS加速計的手勢感應(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)識別技術(shù)為其Kinect體感系統(tǒng)開發(fā)出3-D識別計算程序。

　　Kinect體感系統(tǒng)將一個特定的游戲，例如虛擬排球中的手勢進(jìn)行了嚴(yán)格的分類。這種技術(shù)，通過激光器將特定的紅外光束投射到玩家，然后測量每個光束的反射強(qiáng)度，來細(xì)分每個運(yùn)動圖像。反射強(qiáng)度較弱的光束一般來自游戲背景；反射強(qiáng)度較強(qiáng)的光束則來自游戲玩家。Kinect體感系統(tǒng)然后利用對用戶的運(yùn)動記錄，繪制其影像。Kionix的MEMS加速計將使攝像頭對用戶進(jìn)行更精確的定位。

　　據(jù)相關(guān)分析人士稱，這種技術(shù)在精確度方面有所欠缺，但是在玩家的移動性方面則做得很好。ISuppli高級分析師，Jérémie Bouchaud指出，“我認(rèn)為，微軟的攝像頭識別系統(tǒng)的準(zhǔn)確度不夠滿足許多游戲玩家，他們則很可能會繼續(xù)使用控制器；對游戲上癮者來說，Sony的體感手柄Move會是一個更好的選擇。”

　　HIS Screen Digest 游戲部門主管，Piers Harding-Rolls指出，“微軟的Kinect體感系統(tǒng)為其目標(biāo)用戶提供解決方案：想要快速體驗(yàn)游戲的家庭。而Sony的體感手柄Move，則是一個混合式方法，使用了感應(yīng)器來對運(yùn)動進(jìn)行追蹤以及攝像頭進(jìn)行定位。在這個層面來說，Sony的定位則是那些游戲熱衷者。”

　　Gartner分析師，Jim Tully指出，“類似于Kinect的攝像頭技術(shù)，并非手勢識別的最終階段。它有它自己的定位，而加速計-陀螺儀整合器同樣有其定位。”

　　“例如，Kinect的攝像頭無法捕捉復(fù)雜的運(yùn)動模式：在多玩家模式下，某玩家擋住了其他玩家。玩家背對攝像頭的時候，該體系也無法正常工作。。。在此類情況下，則需要多個攝像頭。在大多數(shù)情況下，這恐怕是不可行的。”

　　但是GestureTek公司的技術(shù)通過檢測不斷改變的攝像頭影響，已經(jīng)追蹤了百萬個移動電話3-D運(yùn)動；該公司宣稱，光學(xué)手勢識別技術(shù)最終將會超越MEMS設(shè)備。

　　GestureTek合作創(chuàng)始人兼總裁，Vincent John Vincent先生指出，“雖說當(dāng)前光學(xué)手勢識別技術(shù)的分辨率和準(zhǔn)確度不如MEM慣性傳感器，對于大多數(shù)游戲來說已經(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)手勢識別技術(shù)最終將會超越MEMS。”

　　和嗜游戲者認(rèn)為精確度很重要一樣，游戲開發(fā)者或者特效動畫制作者對精確度的要求也很高，但是游戲本身絕非如此。對動畫制作來說，Xsens Technologies公司特定的MEMS設(shè)備更合適。該設(shè)技術(shù)中的加速計以及陀螺儀將實(shí)現(xiàn)實(shí)時動畫序列預(yù)先視覺化。Xsens使用Analog Devices的高精密度三軸加速計、陀螺儀以及磁力計來對捕捉具體運(yùn)動影響。為“鋼鐵俠2”以及PS3游戲“KillZone 2”設(shè)計特效的專業(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，該技術(shù)成本最終將會降低，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是一個簡潔的解決方案，但是其速率很慢而且在捕捉手勢的時候偶爾會很慢。在使用地方面來說，我們的技術(shù)顯得更加靈活。在捕捉精確運(yùn)動的時候，其逼真度更高。而運(yùn)動游戲控制器以及手機(jī)界面才剛剛出現(xiàn)。Xsens對精確角色動畫制作來說，其動畫捕捉效果更好。在不久的將來還會出現(xiàn)更多有趣的應(yīng)用。”

　　微軟也瞄準(zhǔn)了未來的趨勢；也打算利用其在2009年和2010年分別收購3-DV以及Canesta時所獲取的3-D追蹤技術(shù)。

　　Time-of-flight傳感器測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GestureTek授權(quán)而研發(fā)的3-D攝像頭手勢識別運(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，摒棄了其第一代觸控平臺所使用的five-camera setup技術(shù)，研發(fā)出了能夠垂直放置的更薄模塊。

該表面平臺能夠讓用戶直接控制屏幕上的物體，帶有內(nèi)建算法來解釋各種手勢，例如選擇、拖動、滴下、pinch-to-zoom以及其他觸控類指令（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，“新版平臺僅4英寸，能夠以水平、垂直或任何其他角度放置。”

　　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LCD象素都添加了可替換的、棋盤式可見光或紅外光線傳感器。背光源中的可見光和紅外線發(fā)射器使每個相應(yīng)的象素能感應(yīng)從用戶手部或其他物體反射的光線。在每秒傳輸幀數(shù)為60的情況下，對傳感器抽樣調(diào)查，結(jié)果顯示，該技術(shù)能同時追蹤多個用戶的動作，其數(shù)量僅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)包括了美國先進(jìn)微電子器件公司（AMD）的Athlon X2 245e 2.9-GHz雙核處理器來運(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美元的價格在全球?qū)⒋?0英寸屏幕上市。”