體感:神物一般的存在

新世紀最火的技術玩物是什么？有人說是iPhone，有人說是PS Move，有人說是Wii，有人說是Kinect……其實，萬變不離其宗，那就是體感技術（motion sensing）?；瑒拥氖謩荨⑽鑴拥母觳?、擺動的大腿……一切身體的姿態(tài)和動作，皆被捕捉并轉化為指令，最終以華麗的面目呈現(xiàn)在你眼前。因為它，人工智能的進程加快了一大步，從觸摸到操控已經(jīng)完成，下一步我們還會發(fā)明些什么呢？

趨勢的出現(xiàn)

在2011年CES（美國消費電子展）上，Intel給出了明確答案：所謂的次世代游戲，核心還是體感。新瓶裝舊酒，玩的就是趨勢。此前，所有的體感游戲都滿足兩點：體驗性和互動性。這款游戲的鼻祖說不清是Wii還是PS Move的升級版，但把體感技術搬進筆記本應該還是首次。

相信玩過PS Move，Wii以及Kinect的讀者，一定對動態(tài)捕捉記憶猶新。沒錯，那就是體感技術的元神——跟蹤記錄我們?nèi)S空間里的運動軌跡，從而模擬我們的動作。這一點，在很多電影中都有所體現(xiàn)。比如《黑客帝國》中的基努·里維斯、《阿凡達》中的薩姆·沃辛頓，他們都不是神，只是在動態(tài)捕捉之后，前者可以躲子彈，后者變身外星人。

體感的原理

體感技術以動態(tài)捕捉為基礎，這種記錄的方式可分為兩類：光學被動式和慣性運動測量混合。PS Move的玩家應該對各種手柄印象深刻，三軸加速計、三軸陀螺儀，甚至包括地磁感應器（其實就是電子指南針）。Wii的方式有些特別，它主要是通過紅外感應器來判斷手柄發(fā)出的動作。而PS Move其實是用eye捕捉手柄在三維空間的動作，但光球里面有地磁感應器，所以體感精度更加準確，可以校正部分誤差和更準確地判斷姿勢和指向等。

在這里必須強調(diào)，任天堂的Wii絕對是體感技術里程碑式的杰作，甚至有人說PS Move體感就是學wii的。從慣性運動上來說，這兩個體感的性質(zhì)差不多，但是光學判斷控制器在空間運動的原理和考慮點則不是一樣的。因為PS Move的eye可以進行攝像，能進行人臉辨別，可以通過影像使用反響力學判斷持有手柄者上半身的運動，還可以將人物通過攝像頭進入虛擬游戲當中。如果你覺得這段講述有些眩暈頭大的話，找來《派對游戲大集合》的宣傳片看看，就會一目了然。我在這里說的體感原理主要是，機器將人物通過攝像頭記錄，出現(xiàn)在游戲里，以增強游戲的真實感。

而稍晚出現(xiàn)的Kinect體感原理，則是感應全身運動和聲音式識別，這對體感技術無疑是一種提升。這款曾經(jīng)震驚美國洛杉磯電子娛樂展的神作，一出世就贏得萬千寵愛，畢竟是微軟應對Wii的臥薪嘗膽之作、Natal計劃的勝利成果。Kinect是針對XBOX360游戲機研發(fā)的機頂功能擴展裝置，能夠讓玩家的身體變成控制器：玩家移動手臂，屏幕上的游戲人物也同樣移動手臂；玩家跳躍，游戲人物也會跟著跳躍。也正是因為這一點，才讓很多玩家樂此不疲high過頭。電腦會根據(jù)玩家做出的動作不同而執(zhí)行相應指令，在體驗身臨其境的同時又達到了鍛煉身體的目的，真可謂一舉兩得。

《新科學家》雜志在2010年初報道稱，這款深度感應攝像頭能夠在10毫秒內(nèi)識別和跟蹤身體部位，并將其鎖定在4立方厘米的空間內(nèi)，同時只消耗Xbox 10%至15%的處理資源。消耗一定處理資源尤其讓玩家感到擔憂，在他們看來，只要消耗游戲機處理資源便會對游戲品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。

Kinect新紀元

事實勝于雄辯，從去年11月上市至今，Kinect已然成為一個嶄新的游戲平臺。蘋果在這方面暫時沒有重要的新品應對，這讓微軟揚眉吐氣了一把。其實，Kinect 的技術提供方以色列的 PrimeSense最先相中的合作伙伴就是喬布斯的蘋果。哪知蘋果先讓 PrimeSense 簽署一大堆的法律文件和保密協(xié)議，這讓PrimeSense非常惱火，轉而向微軟投懷送抱。嘗到體感技術甜頭的微軟并不滿足，參與“目標識別計算法”的其中一位幕后英雄就表示，應用于游戲只是這一界面更加簡潔的技術的起點。微軟英國劍橋研究院的杰米·肖頓說：“我認為這項技術能夠在未來應用到其他領域。”的確，Kinect可能不止改變玩家玩電腦游戲，還會改變體感技術的未來。

此言非虛，因為微軟研究院的科學應用科學主管Steven Batchiche已經(jīng)有了新發(fā)現(xiàn)。最近，他就通過演示視頻展示了這一手勢技術的最新開發(fā)動態(tài)。視頻中，手勢控制系統(tǒng)通過一個面向下的配備反射式顯示屏的投影機來捕捉其光線路徑上物體的動態(tài)，然后將這一動態(tài)回饋給計算機，使之通過識別程序在顯示器中重現(xiàn)你的動作。

這一縱向體感捕捉系統(tǒng)如果再加上一個Kinect攝像頭的話，就能實現(xiàn)操作者視覺與手勢的全方位跟蹤，從而讓顯示器變得更像一個玻璃窗：無論你走到哪，做出怎樣的動作，“玻璃窗”都會反應出相應的全系圖像變化。

行業(yè)的跟進

微軟在玩命挖掘Kinect的價值，索尼也躍躍欲試。體感技術風起云涌，光靠PS Move打天下，顯然不能夠令索尼滿意。為了緊跟時尚，索尼決定在2012年推出PS4，其主要變革就是搭載類似Kinect的動態(tài)偵測攝像頭。這款PS4主機將在年底由富士康與和碩聯(lián)合科技兩家企業(yè)投產(chǎn)，明年出貨將達到2000萬臺。

無獨有偶，微軟也準備明年公布新的XBOX主機，任天堂也要發(fā)Wii U，看來2012年會是玩家全面進入體感游戲新平臺的時代。國外游戲媒體VideoGamer透露的信息稱，微軟已經(jīng)做好準備在2012年的E3展上公布XBOX360主機的繼任者，而Crytek公司也已經(jīng)開始為新平臺開發(fā)《時空分裂者(Timesplitters)》的下一部作品《時空分裂者4》，但Crytek方面很快出面否認，微軟方面則始終對新機傳聞保持緘默。

微軟和索尼磨刀霍霍，主要原因還是在于任天堂即將在2012年4月之后推出Wii U。據(jù)說，Wii U的手柄屏幕創(chuàng)意極大地刺激了微軟和索尼次時代新機的構想。

而據(jù)臺灣《電子時報》消息，臺灣零部件供應商透露，索尼公司計劃2011年底量產(chǎn)下一代視頻游戲機PS4，并于2012年正式推出?？磥恚┴浬桃呀?jīng)泄露了索尼的圖謀，PS4將支持類似微軟Kinect的體感技術。相信索尼會在明年與E3、任天堂的Wii U和微軟XBOX360的Kinect正面對抗。這再次證明，全方位體感解決方案是業(yè)界的一塊金礦。

體感進化論

從微軟Kinect體感技術的進化，大家可以看到一個趨勢：繼鼠標和鍵盤之后，體感技術的誕生宣告了一個“人機互動”新時代的來臨。過去，手柄、鍵盤和鼠標等輸入設備極大地減緩了操控的快感，你知道你左右的不過是計算機。但是，當你徹底丟棄它們，你就能享受放手一搏的新體驗，真正融入計算機所創(chuàng)造的虛擬世界之中。

去年，微軟的Kinect發(fā)售25天就取得了300萬臺的銷量，風風光光地賺了個盆滿缽滿。靠的是什么？全方位體感無疑再度點燃了人們對體感技術的熱情，數(shù)字足以說明市場的潛力。但人們或許更關心的是：這種新奇的人機交互技術除了游戲，還會延伸到哪些領域？

首先，關于動作捕捉，之前已經(jīng)介紹過，其在電影技術里的應用頗廣，幾乎所有的動作片、動畫片都有動態(tài)捕捉的影子。當高清向觀眾走來，我們也完成了從2D到3D的革命。體感技術，說到底就是動作感應控制技術，即由機器通過某些特殊方式對用戶的動作進行識別、解析，并按照預定方式，使相應動作在機器端做出反饋。

每天晃著iPhone或iPad的用戶對體感并不陌生，你放平手機就變橫屏；你晃動一下就播放下一首歌曲；你玩軌跡球，就仿佛手里端著一個平板，上面的球會根據(jù)傾斜角度不同而來回滾動。沒錯，這就是體感技術——一切從游戲開始。

從游戲開始

回溯歷史你會發(fā)現(xiàn)，體感技術的發(fā)展可謂突飛猛進。當年索尼的PS2配件EYETOY令玩家為之一振，因為它利用體感技術帶來了全新的游戲體驗。攝像頭會將電視前玩家的身體掃描并“放入”電視畫面，玩家可以在電視畫面里的卡通場景中，揮動雙手來進行拳擊、擦玻璃、放煙花等游戲。其實，EYETOY的原理并不復雜，攝像頭以固定的速率采集圖像，當場景內(nèi)無變化時，前后兩幅圖像內(nèi)容一致，當有物體運動時則產(chǎn)生差異，因此通過簡單的對相鄰兩幀圖像的相減，得到畫面中不同的部分，即可以感知是否有運動物體及運動物體的一些屬性，比如大小、位置和顏色等。從這個角度來講，EYETOY更像是普及教程，扮演著引路人的角色，讓更多人認識了體感技術。

真正引發(fā)體感技術商業(yè)價值的是對3D圖像、動作的完美捕捉。3D圖像已經(jīng)成了游戲界的主要流行趨勢，特別是《阿凡達》在全球狂砍20億美元之后，更是有超過50%的游戲開發(fā)引擎都將技術側重點放在了3D技術上。

此后的重量級產(chǎn)品是任天堂公司的Wiimote。任天堂在Wiimote的身體內(nèi)安裝了一塊來自Analog Device的ADXL330 MEMS(微機電系統(tǒng))三軸加速度傳感芯片，而其采用的BiCMOS制程技術，能夠在X/Y/Z三個軸向上感知3G的加速度，并且采用模擬的方式輸出結果。因此，Wii可以將玩家對于Wiimote控制器的動作進行復制，并在游戲畫面中的卡通人物身上再現(xiàn)。一招鮮吃遍天，Wii一騎絕塵，把老對手微軟和索尼遠遠拋在身后。

知恥而后勇的索尼于2010年3月推出了名為PlayStation Move的動感遙控器。索尼取得的成績是：到目前為止，已經(jīng)有來自全球的36個游戲開發(fā)商確定將為PS3的新動作感應控制器PlayStation Move 制作游戲作品，其中包括EA、動視、NBGI、SE等日美游戲大廠。7個月后，微軟最新的體感設備Kinect上市，上市十天銷量即超過100萬臺。

破解的狂歡

Wii、PS Move、Kinect追逐用戶身體的動作，對用戶進行面部“辨識”，甚至還能聽懂玩家的語音命令……而這些在游戲領域的應用只是體感技術的冰山一角。體感，極有可能掀起人類使用電腦的革命性風暴，最終改變控制的方式。

現(xiàn)在，利用體感技術進行創(chuàng)新的有很多先行者，如Oliver Kreylos。這個在Kinect上市第三天就將其破解并將視頻放到YouTube上的家伙，專門研究虛擬現(xiàn)實和3D圖像。2010年11月7日，他在拿到Kinect后，意識到自己可以下載一些軟件，然后通過自己的電腦使用Kinect。之后，他馬上開始用Kinect錄制“全息”視頻圖片，這些圖片可以在電腦屏幕上進行翻轉。除Oliver Kreylos之外，還有很多程序員、機器人專家和業(yè)余愛好者也試圖將Kinect用于其它用途。來自西班牙的20歲機械工程學生Hector Martin利用Kinect進行3D繪畫，而麻省理工學院的博士生Philipp Robbel用一個周末的時間將Kinect和iRobot Greate的功能結合在一起，設計出一款新產(chǎn)品，他稱之為“KinectBot”。 Philipp Robbel利用Kinect傳感器探測人的存在，執(zhí)行人們通過肢體動作或聲音發(fā)出的命令，并且可以把“看到”的東西制成3D地圖。

面對人們對新技術的破解，微軟呈現(xiàn)了兩種不同的態(tài)度：在破解之初，微軟曾提出模糊的警告，聲稱將與執(zhí)法部門合作以阻止這種“篡改產(chǎn)品”的行為。但馬上，微軟又改變了態(tài)度，開始接受這種無處不在的“黑客行為”。這種改變，似乎跟當年喬布斯應對iPhone越獄有異曲同工之妙。微軟XBOX Live高級主管Craig Davidson在接受媒體采訪時表示：“每當我們的技術引起參與和興奮時，我們都認為這是好事。那種希望新科技面世后不被修改的想法是幼稚的。”現(xiàn)在，修改Kinect已經(jīng)不僅僅是一種業(yè)余愛好，有些人甚至把它變成了職業(yè)——Xbox的團隊甚至為此向“黑客”們敞開了大門。

未來的進路

目前，體感技術尚屬于新興領域，所以任何一款體感技術的產(chǎn)品都不能稱得上完美，他們大多和我們?nèi)粘Ｊ褂玫倪b控設備一樣，存在著精度和延遲的問題。從集中在30fps左右的體感采集速度表現(xiàn)來看，作為一種用戶與系統(tǒng)界面的交互還說得過去，對于游戲操作來說，就差太遠了。以賽車游戲《Forza》為例，賽車在時速每小時200公里時，移動速度是56米/秒。拋開數(shù)據(jù)處理的延遲不談，玩家看到游戲畫面，做出動作，Kinect需要0.03秒以后才能發(fā)現(xiàn)，而這時車輛已經(jīng)駛出了2米。事實上，從技術創(chuàng)新角度來講，體感技術將人手從手柄中解脫出來，是一種突破，但價格高、復雜度高、精度低、延遲卻是這一技術不得不面對的新問題。

人工智能也好，虛擬現(xiàn)實也罷，體感技術只是提供了一個很好的開端，它讓所謂的發(fā)明家、發(fā)夢者一起開創(chuàng)著平民化體感的新時代。比如，微軟正致力于讓體感技術與玩家的感受有一個更真實的互動關系。也許在并不遙遠的某天，虛擬世界將打破那層越來越薄的玻璃，與真實世界融為一體。