文/楊又肇

 

為了讓旗下Xbox 360更有「動感」,微軟先前宣佈了「誕生計畫 (Project Natal)」並於今年E3展上正式發表旗下動態感應攝影機「Kinect」。而近期微軟也邀請T3網站實際深入了解:「究竟Kinect是如何實際運作的?」。

 

(圖/擷自T3網站)

 

(圖/擷自T3網站)

此次並不是由T3網站主導微軟Kinect拆光光活動,而是微軟邀請T3網站實際深入了解Kinect的實際運作方式。基本上,Kinect的運作區分成三個部份,分別是:動態追蹤、聲音解析以及運作。

 

動態追蹤

 

首先是動態追蹤的部份,Kinect透過鏡頭即時擷取使用者的動作,之後並會接著解析相對應的指令給予主機。透過內建的紅外線VGA鏡頭發出主動式雷射 (微軟表示:此類光線對於人體無害),在Kinect可掃描的範圍內藉由雷射反射過程判斷使用者位置,同時針對所有物件進行「景深 (Depth Field)」的標示組成,以不同顏色分別標示不同物件與Kinect之間的距離,例如距離近的使用者可能標示為紅色或綠色,距離比較遠的背景物件則標示 為灰色。

 

而當標示完成後,Kinect會再針對使用者身體部份與背景物件作區隔,透過圖像識別系統正確判斷使用者的體態,其中包含使用者可能穿著較為寬鬆的衣服,或者會有長髮飄逸的情形,這些差異均能夠被正確解析並識別為「正常人體姿態」。

 

而當使用者的身體部位識別完畢後,Kinect會將所擷取到的資料整理成一組骨架圖,藉此用於對應各式的遊戲軟體應用。而為了避免遊玩過程中可能發生使用 者動態無法完整被偵測到 (例如使用者跑出Kinect鏡頭拍攝範圍,或被其他物件遮蔽的情況),Kinect本身內建200多組常見人體姿勢,可用於配合「組成」使用者可能呈現 的姿勢。

 

不過Kinect無法進一步解析到使用者手指的細微動作,而僅能針對大致的肢體動作判別。

 

Kinect以每秒30次的速率識別使用者動態,在正式使用Kinect之前必須先進行外觀「登錄」,之後的遊玩便會自動識別。但如果同一位使用者外觀有大幅度改變 (例如變太胖?),這時候可能就得再重新進行登錄。

 

聲音解析

 

Kinect在聲音解析上會有較大的難度,主要是如何有效過濾背景聲音,準確地判別使用者所發出的聲音 (以及語言部份),並不像影像方面可藉由光線折射判定各物件距離,以及透過影像識別肢體動作。因此,微軟開發人員特別透過250多組家庭環境實驗,使用 16組麥克風在不同設定之下進行錄音測試,並找出最好的麥克風位置設定。

 

在Kinect本體下緣可以發現設有4組開口向下的麥克風,左邊設有一個,而右邊則有三個,同時也是為了對應麥克風收音效果,因此Kinect整體設計會做得較寬。

 

藉由這些麥克風收集所有環境聲音,再透過Kinect內部處理晶片過濾掉環境噪音等不需要的聲音內容,接著會經過一組名為「Beam Forming」的程式配合鏡頭所識別使用者正確位置後,即可將語音識別擷取範圍「鎖定」在使用者身上,而不會識別到其他使用者所發出的聲音。

 

而跟內建姿態資料一樣,微軟也在Kinect中建立了所謂的「聲音模型 (acoustical model)」,特別請來各國演員進行數百小時的語音錄製,好讓Kinect能對應各個國家特有口音辨識。而聲音辨識部份與體態辨識同樣是隨時進行的,使 用者隨時可以透過Kinect下達語音指令,而無須透過按鍵進行操作 (當然部份還是視軟體內容而定)。

 

內建馬達運作

 

在使用者姿態與聲音識別完畢之後,最後便是實際運作的部份。任何透過光學感應運作的裝置,就像任天堂Wii有一定的感應角度與控制範圍,微軟Kinect 也會有同樣的情形存在。因此微軟花了時間研究多數北美、歐洲以及亞洲地區的家庭環境,並將Kinect設計成可上下調整,以對應不同使用空間。

 

Kinect在底座部份的設計會特別沈重,主要是避免容易翻倒的可能性,另外微軟也在底座內設置了一組馬達,讓Kinect可作約30度的上下調整,當使 用者無論是擺放於高處或一般桌上均可正常運作 (微軟建議使用高度範圍大約在1到2公尺之間,差不多是一般液晶電視的頂端或底部的高度)。

 

而這組馬達同時擔任Kinect自動調整焦距的功能,當使用者靠近鏡頭時便會自動拉近焦距,好讓焦點能隨時集中在使用者身上。而內建散熱風扇僅會在需要時才會啟動,避免轉動聲音影響到語音識別。

 

根據微軟實驗室針對這組內置馬達所進行的測試,在極高的溫度環境之下施行連續幾個月且每天上千次的調整操作,同時確認Kinect在操作時所產生的噪音僅有24分貝 (一般家庭環境噪音約為40分貝)。

 

結尾

 

與任天堂及索尼均需仰賴手持控制器的操作方式不同,目前看起來微軟希望打造「無須手持」的體感操作,Kinect可以提供使用者透過大致的身體動作,並配合語音指令進行內容操作。微軟是否能透過Kinect成功打下另一波體感操作局勢?就看未來遊戲市場表現吧!

 

目前台灣微軟表示將於今年11月正式讓Kinect在台上市,預計將同時推出Xbox 360主機與《Kinect Adventures》遊戲同捆組,另外也會推出內附《Kinect Adventures》遊戲的Kinect套件組。目前對應Kinect的遊戲除了微軟自家所開發的遊戲內容外,其他獨立廠商也陸續針對Kinect打造 體感遊戲。


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