電子科技行業(yè)就是讓一個小小的手勢改變世界。指揮棒輕輕的揮動輔以柔和的手勢就能讓一場音樂會在關(guān)鍵時刻由平凡變得超脫自然。只可惜計算機在理解人類手勢語言方面有很大障礙，無論是軟件還是硬件。即便只是尋找一種向計算機描述手勢的方法，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)進行進一步處理都是非常困難的問題?，F(xiàn)在，微芯科技開發(fā)出了世界上首款3D手勢識別芯片，在其電場的作用下，無需接觸就能感應(yīng)手勢。
為什么將人類手勢轉(zhuǎn)換為計算機可識別的格式非常困難呢?因為手勢的含義絕不是一個簡單的方向或者動作軌跡的問題。在對一個手勢進行解釋時，需要追蹤每根手指每一部分的運動軌跡，加上關(guān)節(jié)和手腕的細(xì)微動作變化，這些數(shù)據(jù)的搜集都是相當(dāng)必要的。30年來，藝術(shù)家們也始終不愿意見到由指揮家去對著計算機做音樂上的指揮。但手勢控制仍有很大的開發(fā)價值，潛在市場對這種系統(tǒng)的需求還是存在的。
微芯科技最近展示了他們的GestIC技術(shù)，并且即將應(yīng)用到MGC3130芯片產(chǎn)品中，這是其他技術(shù)研究的一個副產(chǎn)品。作為3D數(shù)字轉(zhuǎn)換器，MGC3130芯片可在15cm的距離內(nèi)以150dpi的精度確定位置。采樣率為每秒200次，這種GestIC技術(shù)可偵測手、手指的位置、速度與加速度屬性。
MGC3130芯片是人機界面解決方案的新選擇，可在電場中偵測手勢的變化。手勢被電場感應(yīng)到之后，原本需要以每毫秒精確測量數(shù)百個位置的手勢變化，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為簡明的手勢描述，這一思路就可以徹底摒棄了。事實上，有機器簡單的方法可以采用。基于電場的手勢感應(yīng)器輸出就是一種手勢的完美解讀，能夠極度簡化計算機對手勢的理解。
GestIC技術(shù)通過周圍電場的變化來偵測手勢動作。芯片生成勵磁電壓，頻率在100kHz左右，勵磁電壓作用于發(fā)射電極與接地層。最終建立起一個電場，電場從發(fā)射電極擴展到電極之上的掃描區(qū)域。由于勵磁電壓的波長遠比電極的尺寸來的大，貫穿掃描區(qū)域的電場就非常均衡了。
當(dāng)一名用戶將手伸進掃描區(qū)域，電場就會隨之發(fā)生變化。電場線必須接近于和導(dǎo)體表面呈垂直狀態(tài)。上面的圖片中就有所展示。手旁邊的電場線由于人體自身的導(dǎo)電特性產(chǎn)生分路。手伸及感應(yīng)區(qū)域的位置對等勢線產(chǎn)生壓迫，并且降低電極信號電平。
MGC3130并非對手的表面繪制一張檢測后的點匯集圖，而僅需測量一部分模擬電壓。模擬數(shù)據(jù)提供高度壓縮的手勢信號。這不能用來模擬手的位置，因為在數(shù)據(jù)上沒有足夠的量。不過，這一數(shù)據(jù)可能夠精確識別手勢。
同一手勢會產(chǎn)生相同的信號，與此手勢相近的手勢也會產(chǎn)生差不多的信號，畢竟用戶的手勢有大有小的，相同的手勢不同的人做起來就會有差異。系統(tǒng)內(nèi)置記憶了部分標(biāo)準(zhǔn)手勢動作的信號模型，由于整個系統(tǒng)采用了數(shù)十位數(shù)據(jù)，替代幾千位數(shù)據(jù)，整個識別特別類型手勢模型的工作就變得簡單多了，可類比為處理數(shù)據(jù)出現(xiàn)在視覺皮質(zhì)之前，影像的預(yù)處理就已經(jīng)在視網(wǎng)膜進行了。
想象一下用戶將手放到感應(yīng)區(qū)域，將拇指和食指卷曲合在一起，隨后做出“A-OK”的手勢。GestIC感應(yīng)器產(chǎn)生具有此種手勢特性的五個電壓。它無需關(guān)心拇指和食指是否觸碰在一起，其他三個手指是完全張開狀態(tài)的。計算機也也無法通過電壓分析出手的位置。所有的位置信息都不包含在數(shù)據(jù)中。
相反，傳感器的MPU會說：“電壓的變化非?？欤S后變化為一個新的模型值。這應(yīng)該是一個全新的手勢。讓我們將這個電壓在以后的內(nèi)存中已經(jīng)存在的標(biāo)準(zhǔn)手勢模型作一個比較。——嗯!看起來和我們已知的“A-OK”手勢非常相似，至少比其他都像。雖然我不知道這個手勢是什么意思，不過接下來的工作就交給程序進行了。”
Colibri操作軟件即對芯片提供了最好的支持。輸入模型的對比和識別的實現(xiàn)是由隨機隱馬爾科夫模擬算法執(zhí)行的，這一算法已用比較容易集成到產(chǎn)品中可靠的標(biāo)準(zhǔn)3D手勢，包括手和手勢，進行了預(yù)編。包括像是位置追蹤、搖動、旋轉(zhuǎn)、符號手勢等等。系統(tǒng)亦可由某個手勢從待機狀態(tài)下激活。Colibri軟件套裝可讓開發(fā)者迅速、方便快速地將GestIC技術(shù)融合到產(chǎn)品中去，基本人機交互界面的編程設(shè)計做得非常到位。
目前MGC3130芯片規(guī)格將為5x5mm QFN封裝。電場頻率在70~130kHz之間，3130芯片的固件還可讓頻率實現(xiàn)跳動，充分排除射頻干擾。功率要求非常低，偵測和處理手勢的過程中僅為100毫瓦，平常待機模式下為150微瓦，深度睡眠模式時30微瓦。MPU處理器、Clibri軟件套裝都集成在一顆芯片上。
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