体感控制在嵌入式系统的应用新趋势
人机互动的模式,从传统的按键式(键盘、遥控器)、指标式(鼠标、轨迹球、摇杆)等控制器输入方式,到近年来掀起的体感方式,逐渐跳脱传统辅助输入装置的框架,以“人”为中心的控制方式,让人只要举手投足之间,就能控制各式电子设备、游戏玩乐、甚至运动训练等应用,让科幻电影情节里的超炫操作方式不再是梦想。
自任天堂(Nintendo)于2006年首度发表Wii游戏机,以全新的Wii Remote搭配 Nunchuk 体感控制器吸引全球目光,开创了体感游戏的先河,不仅产品大卖,也开启体感控制应用的新纪元。随后在2008年推出了Wii Fit,以塑身为诉求搭配健身游戏,让体感游戏成为全民运动。
另一方面,2010年微软正式推出Kinect for Xbox 360控制器,而Sony也推出PlayStation Move (PS Move)体感控制器。前者Kinect能捕捉最多2名玩家全身上下的肢体动作,或是进行脸部识别,直接以身体来进行游戏。此外Kinect也内建麦克风,可以用来识别语音指令,带给玩家「免控制器的游戏与娱乐体验」。后者则以PS Move体感控制器 + PS Eye 摄影机,透过控制器与识别方式,来达成互动体感游戏效果。至此三大游乐器业者,皆已正式进军体感游戏市场。
受体感游戏机的影响,智能电视(Smart TV)也尝试导入体感控制技术,如日立(Hitachi)、Panasonic、TCL、Samsung等,有些支持脸部识别技术,可识别用户登入,也可透过手势来遥控,来进行转台、调音量与调亮度等动作。
体感在运动工业上的应用
体感在运动工业的应用上,近年来也开始热身。有监于许多人有一边运动一边听音乐的习惯,因此早在2006年Nike(耐吉)便与Apple合作,建立了Nike+的全新体验。在其Nike+系列鞋款多了一个小空间,可以放入自家特制的微型感应器,搭配iPod来记录移动速度和距离,进而计算出运动的消耗热量,并播放具有活力的歌曲,来提振跑者的精神。
随着科技的进步,加上iPhone的推出,Nike+也不断更新其产品与服务,在手机上推出各式运动与训练课程等App应用程序,透过手机内建的GPS,搭配其Nike+ App,便可记录个人了的运动成果,让运动也科技化。此外Nike在2012年还推出许多运动套件(如篮球鞋专用的感应器、心率传感器),搭配其专属硬件接收装置(如GPS运动手表、手环,或苹果iPod),加上iPhone手机或平板上面的专属App,便可成为个人体能训练教练。使用上,只要传感器跟手机设定好配对连接、并输入个人身高体重等数据之后,用户透过鞋子就可以传感到双脚压力,并可测验弹跳、跑步速度、各式运动等,以数据记录下来,搭配内建App的训练课程,达到健康运动的效果。而Nike+ Move App还能发挥到苹果iPhone 5s的M7传感协同处理器,达到最省电的步行记录效果。
另一家运动品牌Adidas(爱迪达)也不落人后,亦推出miCoach系列鞋款,与搭配的SPEED_CELL跑步芯片(能独立运作,暂免与手机连线),以及心率传感器的配件,搭配自家miCoach App,以记录各项运动(足球、跑步、篮球、网球)或比赛的数据,来提供赛后分析数据,做为训练改进方式的参考。
体感技术除了应用在终端运动产品上,也将运用在运动赛事上。美国NBA和Stats LLC公司2013年9月共同宣布,2013至2014赛季将在所有球场中安装体感追踪技术。Stats的SportVU球员追踪系统包括6个镜头和专用软件,该系统将安装在30支NBA球队的球场,用来记录篮球和球员的运动,除可记录移动速度、距离、球员间隔,控球情况等统计数据,让球员、教练更能掌握赛场情势,以及实时战术分析或赛后检讨改进时的参考。
体感控制在ICT产业的延烧与创新应用
在资通讯科技产业部分,苹果在2007年推出了iPhone智能手机,以多点触控、搭配传感器(如三轴加速仪),改变了全球手机产业生态。而2010年推出的iPad平板电脑,更是引起全球ICT产业的大地震。这两大类产品促使触控输入方式成为时尚,而搭配内建的传感器来进行体感游戏也成为主流。而在iOS平台开发App或游戏,成为软件厂商、移动游戏厂商的必争之地。
随后Google在2008年推出开放式的Android平台,吸引全球科技厂商加入研发,随着版本的改进与功能的精进,厂商推出了各式各样的智能手机、平板、笔记本电脑、甚至智能手表…等产品,使得Android操作系统的整体市占率已经超过6成。在软件整体数量方面,如今也迎头赶上iOS平台。
在PC市场部分,微软于2012年推出Surface平板电脑系列,搭配Windows 8/Windows RT作业平台,以全新的界面与触控输入方式,打造PC新风貌。而众PC大厂也推出搭载Windows 8平台的桌上型电脑、笔记本电脑、AIO(一体机),尝试为销售量低迷的PC市场注入活水。然而受到平板的排挤效应,加上触控机种的PC售价较高、以及App数量过少,导致PC销售量未见起色。厂商们也了解到,唯有开发PC的跨界产品(例如变形设计),才能拯救PC市场,许多厂商推出了平板+笔记本电脑产品,甚至平板+笔记本电脑+手机的跨界产品也纷纷上市。
可惜触控屏幕笔记本电脑真正在使用时,并不符合人体工学,因为触碰屏幕时,不仅会晃动,且长期让手抬在半空中容易疲劳,导致触控笔记本电脑的渗透率无法打开。为让PC从“触控”(Touch)走向“非触控”(Touchless),已有厂商推出PC专用的3D体感控制技术。如微软的Kinect for Windows,与华硕的Xtion Pro体感系统(皆源自以色列商PrimeSense公司的技术,未来可能被苹果收购)。只是上述PC体感输入周边因为体积稍嫌庞大,加上有距离限制,比较适合客厅或较大的环境,至今较不普及。
目前PC专用的小型体感控制周边中,有Razer(雷蛇)的Hydra (九头灵蛇) PC游戏体感控制器,采电磁场方式感应,可以做到6个轴度的移动与追踪。另外还有Leap Motion公司的产品,于2013年正式推出,是一款接在USB埠的传感装置,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,可侦测与追踪使用者的细微手指运动,搭配专属的应用程序,便可透过双手来控制各种应用程序或游戏,体验如钢铁人电影中男主角的手势控制。
此外,英特尔在Computex 2013宣布成立1亿美元基金投入感知运算技术发展,并于7月以4千万美元购并以色列商Omek Interactive,取得3D识别技术,以加强投入3D体感、手势操作等技术,届时该技术成熟的话,华硕、惠普、戴尔、联想将于2014下半年推出搭载3D镜头的新时代Ultrabook,以体感控制诉求来吸引PC消费者选购。
体感技术应用广
体感技术应用面极广,在医学上,已运用在运动复健、病因诊断、手术模拟等领域。而以光学追踪的体感技术,也能透过“动作捕捉”(MoCap)方式,来纪录人的精细姿势与动作,在游戏、电影、动画等工业领域都很常见,甚至在商场应用中,亦有厂商开发出“虚拟试衣”,结合增实境(AR)营造出穿新衣服的感觉。
总之,体感控制技术已在科技业上崭露光芒,未来将也在各行各业的各种嵌入式系统应用中发光发热。