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触控﹧语音﹧体感输入技术 PC操控再进化

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Microchip推出基于电场(E-field)感应的GestICR专利3D手势控制技术。Microchip
Microchip推出基于电场(E-field)感应的GestICR专利3D手势控制技术。Microchip

早期电脑采用文字命令的输入方式,透过「键盘」(Keyboard)为输入与互动工具,后来电脑进入图型化界面后,加入了「鼠标」 (Mouse)做为输入装置。而电脑游戏的普及,促使厂商开发出各式游戏控制器(Controller),如「摇杆」(Joystick/Game Pad),甚至「赛车方向盘」(Racing Wheel)等… 而在绘图市场也有厂商开发出「数码手写板/绘图板」(Graphics Tablet、Digitizer)等辅助输入装置。这些装置都是以手来透过特定的硬件装置,达到输入的目的。

直到后来PDA (例如Palm、Pocket PC)流行的年代,采「触控笔输入」(Stylus Input)为主要输入方式。而在2007年以后,智能手机(如iPhone、Android手机)与平板电脑(如iPad、Android平板)等移动设备的风行,直接用手「触控输入」(Touch Input)的方式,成为当今多媒体娱乐装置的主流。

适合客厅等较大空间的PC体感控制器 (Asus)

适合客厅等较大空间的PC体感控制器 (Asus)

业界高度期待、桌电或笔记本电脑专用PC体感控制器 (Leap Motion)

业界高度期待、桌电或笔记本电脑专用PC体感控制器 (Leap Motion)

支持手势输入,以控制电视或玩游戏的智能电视 (Samsung)

支持手势输入,以控制电视或玩游戏的智能电视 (Samsung)

不少软件厂商将软件移植到上述移动设备,透过触控方式来控制,而游戏也可以透过内建陀螺仪(Gyroscope)和重力感应器(G Sensor)等「传感器」(Sensor)来控制,以直觉且方便的操作模式,正式脱离键盘与鼠标操控的时代。

手势、体感产品的兴起

拜微机电元件的成功研发,厂商并把各种微机电技术元件(如加速度计、惯性陀螺仪、光电、生物、压力…等)导入消费性电子产品(包含PDA、手机、平板等产品,以及游戏机、个人电脑、汽车电子等),使得体感、手势动作等独特操控方式,可为产业界带来不少创新应用,也为人类生活带来了更直觉、更智能的生活应用。

以游戏机为例,以前以摇杆控制的方式直到任天堂推出Wii才有突破,其采用创新的「体感控制器」(Motion Controller),透过手部传感方式来进行游戏,为体感游戏开创先河,接着Sony也推出PS Move来回应,尔后微软推出Kinect、Sony推出PS Move等「体感控制器」,让玩家藉由手势或身体来控制游戏,为业界带来全新的娱乐革命。

Wii Remote或PS Move属于内建微机电元件的控制器,透过手部传感的些微动作来达到控制的目的。而Kinect、PS Move则是属于透过视讯摄影机(Webcam)来侦测肢体动作,以分辨出有效移动进而控制。尤其后者的应用更多元,像是可透过「人脸识别」(Face Recognition)的技术,将人脸图像换形成特徵,并实时对摄影人脸进行比对与识别,用以当作登入系统或解锁之用。目前电脑软件(例如Luxand的Blink! Pro for Windows软件)、智能手机(如Android 4.0以上的手机)皆可透过人脸识别来登入或解锁系统,更甚者还可以透过「影像识别」(Image Recognition)方式,侦测使用者的动作来控制(例如Samsung Galaxy S4的Air Gesture挥手控制技术,来换歌曲、翻页、接听电话)。

至于当红的智能电视(Smart TV),也纷纷导入体感控制技术,例如Hitachi、Panasonic、TCL、Samsung…等智能电视产品,也支持脸部识别技术来识别用户登入,此外也可透过手势遥控,藉由手势的比划,来进行转台、调音量与调亮度等动作,在客厅也能轻松享受视听娱乐。

开口直接说 语音识别让输入更直觉

除了手势、体感之外,「语音识别」(Voice Recognition)可说是最直觉的输入方式。只是,早期的语音识别技术/软件、语音中文输入法,碍于技术的障碍,在识别之前,使用者必须先依照画面的指示,先行练习发音一遍,让系统录制你的声纹语音档,并建立您专属的识别数据库之后,才能有较佳的语音输入品质。当今Windows 7/8电脑内建的语音识别功能,便属于此类。

语音识别的应用与突破,直到近两年来云端应用的普及,才慢慢出现曙光。包含苹果在2011年推出的iOS 5版本内建的Siri (人工智能助理软件)、Google在2011年推出的Voice Search(语音查找)服务,以及Samsung于2012年推出自家S Voice(语音助手)在内,三者皆是采用「自然语言处理」 (Natural Language Processing) 技术,让电脑听「懂」人类的语言。因此用户不需预先学习、录音、建立识别数据库,只要对着装置正常说话,系统会将录制好的声音档,直接上传至该专属的云端服务器去做分析与识别,并将结果回传至用户的装置上,以进行装置控制或信息洽询。

上述的语音识别技术,除了应用在手机与平板等移动设备之外,近年来电视大厂也纷纷将语音识别技术,导入在自家最新推出的智能电视产品上(例如Samsung、Panasonic),透过语音命令(Voice Command)、比起遥控器更直觉的方式,来控制电视。

PC专用的体感触控装置

上述提到的触控、体感、语音等输入方式,已在移动设备(智能手机、平板电脑、卫星导航机…)、消费性电子(MP3、智能镜头、智能手表、智能电视…)等产品上行之有年,至于在我们常用的PC个人电脑上,也开始可以看到这些输入装置逐渐流行…

例如微软在2012年10月推出的Windows 8操作系统,首度支持触控输入,除自家的Surface RT、Surface Pro平板+电脑之外,各电脑系统厂商也纷纷推出具备触控功能的Windows 8笔记本电脑、变形笔记本电脑、AIO桌电…等产品,早在Computex 2012已先提早亮相,而Computex 2013将会有更多新产品吸引买家目光。

至于PC体感控制器,目前有微软的Kinect for Windows,还有华硕的Xtion Pro体感系统,但因为体积稍嫌庞大,适合挂载于屏幕上,且有距离限制,较适合客厅或较大的环境。至于在小型PC体感控制技术上,目前最受业界瞩目的产品,就属Leap Motion公司的产品。

Leap Motion公司创立于2010年,在2012年5月公布Leap Motion体感控制技术,是一只接在USB埠的传感装置,约半包香菸的大小,放在桌电或笔记本电脑的键盘前方,并将正面朝上。内建双摄影机与三组红外线传感器,可营造出电脑屏幕前端约1米的半球型侦测区域(150度的视野),可侦测与追踪使用者的细微手指运动,它以290FPS的速度追踪双手和10根手指的运动,最小可以追踪到0.01mm的运动,比针头还要小,而且使用者不会注意到延迟的情形。

Leap Motion控制器,可以让PC使用者在电脑屏幕面前透过双手挥舞来控制,包括网页的翻页、精密绘图、地图的放大/缩小/平移、模拟游戏的触控操作、甚至射击游戏的枪枝发射、飞行游戏的控制…等各种应用,只要程序支持,便可以各种想像得到的方式做控制,以体验如钢铁人电影中男主角的手势控制。目前其开发套件已经发给全世界对该技术有兴趣的开发者,用以催生新程序的开发。

Leap Motion控制器预计2013年7月22日正式供货,建议售价为79.99美元。届时该公司也提供支持体感控制的Airspace软件商城,供用户下载。而看在此技术的未来性,已有不少厂商与Leap Motion合作。例如华硕将于2013年稍晚的高端AiO桌电,与搭载Intel Haswell架构的笔记本电脑上,随附Leap Motion控制器。而HP初期将搭售Leap Motion控制器,未来将直接内建相关技术并嵌入HP的装置中。

Microchip也在Computex展中,展出其专利的GestICR 技术,是世界上第一款基于电场(E-field)感应的3D手势控制技术,可提供低功耗、精确、快速和强大的手部位置追踪与自由空间手势识别,能够为广泛的终端产品实现下一个维度的直觉式、基于手势的非接触式使用者界面。

除了以上技术与新产品,在Computex 2013里,有更多体感控制的系统产品或输入周边展出,吸引不少厂商买主驻足了解。