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3D動作感知好炫!
怎麼動 3D影像就怎麼現!

【作者: 鍾榮峯】   2010年04月07日 星期三

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去年在CES消費電子展會和E3電玩大展上、引起電玩業界高度矚目的微軟Xbox遊戲機動作感應控制系統「誕生計畫」(Project Natal),將在今年年底聖誕節假期正式在全球販售。遊戲機大廠Sony當然也不會缺席,在3月中也展示新的無線動作感應控制器,可與PS3的外接鏡頭搭配,透過控制器上的閃光來追蹤使用者的動作。



在任天堂Wii帶動以MEMS動作感應技術為基礎的互動遊戲風潮後,動作感知技術便成為遊戲機大廠提升消費者遊戲體驗的重要利器。Project Natal便是一種可以感測3D立體動作和聲音的感應控制系統,除了可拍攝2D全彩影像之外,更可以同時還拍攝3D距離影像,建立3D立體影像資料,精確掌握玩家的身形、姿勢與動作,用來外掛支援微軟的Xbox遊戲機動作感知能力。



Project Natal系統的3D動作感知技術,是由放在電視上的RGB攝影機、近距離紅外線裝置和麥克風所組成。藉由攝影機發出紅外線脈衝光照射玩家,再以LED感光元件偵測紅外線反射回來的時間,利用時間差的運算,精確感測出3D立體空間的相對位置變化,建構出深淺不一的灰階距離影像。攝影機並內建專屬處理器,輔助運算3D影像辨識與動作。Project Natal可以感應玩家全身肢體動作的移動、和玩家所發出的語音聲調,控制遊戲的動作方向,完全不需要使用遙控器。例如玩家玩足球遊戲,就可以踢腳做出踢球動作;想身歷其境電玩格鬥遊戲場景,出拳擊掌即可。



Project Natal動作感應系統所採用的3D互動感測技術,與深度感測(Depth Sensing)技術息息相關。目前全球已有多家廠商投入開發深度感測技術,硬體廠商包括3DV Systems、PrimeSense、Optrima、Canesta等;軟體方面則包括Softkinetic、GestureTek、XTR及Mgestyk等。



其中微軟已投資間接取得以色列廠商3DV Systems相關技術的智慧財產權。3DV Systems擁有名為「ZCam」的動作感測技術。「ZCam」是使用簡易的加速度計(Accelerometers)與紅外線技術,藉此取得目標物體的深度圖(Depth Map),經由軟體的運算來判斷Depth Map變換速度、深淺度與方向。據稱微軟也有採用PrimeSense的3D PrimeSensor互動感測技術。有消息指出,3DV Systems曾向任天堂的高階主管展示以3D方式追蹤動作、並具有語音辨識功能的新款照相機。但任天堂似乎拒絕採用。



除了上述特性之外,Project Natal更可感測到肢體動作的細微變化(nuance),甚至可藉由演算法,去辨識攝影鏡頭所無法捕捉的移動方向,例如玩家把手放在背後的動作也可以被追蹤到。玩家玩Wii的網球遊戲時、偶然會將手撞擊到牆面或是窗戶的激烈費力動作也不會出現,Project Natal的偵測演算軟體可以追蹤人體肢體動作的方向,進而讓玩家自然而然地伸展肢體、集中吸引在同一區域內。



光靠攝影鏡頭,不足以讓攝影鏡頭本身知道它要感測什麼、以及感測的數據資料為何。微軟目前就正在為Project Natal系統設計一套軟體,可以分析影像和尋找人體基本動作模式,可辨識大概30種肢體關節支點動作,包括頭部、軀幹、屁股、膝蓋、手肘和大腿等部。從這個軟體出發,微軟也正在積極開發屬於人工智慧一環的機器學習(machine learning)新技術,建立一個具有上百萬張人體肢體動作的圖像資料庫,可藉由龐大的叢集電腦的運算,以便讓錄影鏡頭具備能從資料庫中辨識人體動作方向的智慧能力。這也可以提供軟體程式開發人員更多的數據資料,得以在不計其數的人體動作中,歸納出可描述人體動作的軟體程式法則之最大可能性。



移動身體就能夠控制遊戲?這真是個全新「人機介面」的體驗,既有操控搖桿的遊戲模式正在被挑戰。以往一直都是「控制器」在「玩」遊戲,藉由Project Natal,未來「玩家自己就是控制器」了。大部分使用過的玩家就認為,Project Natal將對任天堂的Wii產生嚴重威脅。市場人士更預測,Project Natal將不會採取外掛方式,很可能搖身一變,成為微軟在年底假期消費旺季的遊戲機主力機種。目前包括Activision Blizzard、Bethesda Softworks、CAPCOM、Disney Interactive、藝電(Electronic Arts)、Konami、MTV Games、Namco Bandai、Sega、Square Enix、THQ Inc、Ubisoft等遊戲軟體大廠,都正積極開發能夠支援Project Natal的應用遊戲軟體。



現在,任天堂、Sony和微軟3大遊戲機廠商都把變革人機互動操控介面,視為下一波遊戲機市場激烈競爭的技術重點。不僅如此,3D動作感知技術可結合MEMS感測、深度感測、肢體動作辨識、語音辨識等核心,整合光學、微機電、人工智慧、演算法等關鍵軟硬體技術,並可延伸至各種多元化應用領域,其發展前景大有可為,非常值得期待。



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