高中物理課本中的“多普勒效應”讓我們瞭解到波源運動時,觀察者感受到的波的頻率是變化的,救護車的鳴笛聲就是一個很好的例子。你也許沒有想到過利用“多普勒效應”可以控制電腦吧。
利用“多普勒效應”來控制電腦?你沒有聽錯,位於華盛頓州雷德蒙德市的軟體巨頭微軟研究院就正在做這件事情。“手勢控制”技術變得越來越常見,實際上這種技術已經運用到某些電視上了。當其它“動作感應”技術(微軟的Kinect)還停留在利用攝像機來感知動作的階段,SoundWave則是利用“多普勒效應”結合某些智慧軟體以及筆記本內建的揚聲器和麥克風來實現這一點。
作為微軟研究院首席研究員以及SoundWave研究小組成員之一的Desney Tan說到利用SoundWave技術已經能感知一些簡單的動作,隨著智慧手機和筆記本配備多個揚聲器和麥克風,SoundWave技術將會變得更高效。由微軟研究院和華盛頓大學共同研究的SoundWave技術成果將在德克薩斯州奧斯丁市的2012年 ACM SIGCHI Conference大會的Human Factors部分展示出來。
SoundWave這個點子是去年夏天產生的,當時Desney和其他人正在做一個專案,需要用到超聲換能器(能發射和接收超聲波)來產生觸覺,其中一個研究員發現當他四處走動的時候聲波發生了奇怪的波動。超聲換能器發射出的超聲波從他身上彈開,他的動作改變了超聲波的頻率,在示波器上面就體現出來了。
研究院們很快意識到這個現象可能對動作感應有用。由於許多設備已經配備了揚聲器和麥克風,他們又做了實驗想要弄清楚能否利用現有的感測器來檢感知動作。Desney Tan 說:“標準電腦的揚聲器和麥克風在超聲波(人類無法聽到)中依然可以正常使用的,這就意味著你只需要一個筆記本或者裝有SoundWave軟體的智慧手機”,來自卡梅隆大學的Chris Harrison是“研究感官使用者介面”的,他說SoundWave如果配合現有的軟硬體將是一項巨大的發明,會有很大的潛力。
一台裝有SoundWave電腦的揚聲器發射出介於20KHZ~22KHZ之間的恒定頻率的超聲波。如果當時周圍環境中沒有什麼東西在移動,那麼麥克風接收到的的頻率也應該是恒定的。但是如果有東西向著電腦的方向移動,麥克風接收到的的頻率就會升高,反之則會降低。
相關的數學模型物理模型已經有了,Tan說到,所以基於頻率我們可以用來分析出到底運動物體有多大、物體運動有多快以及它的方向。通過以上幾個資料SoundWave就可以實現動作識別了。
SoundWave準確性徘徊在90%左右,Tan說到,而且在使用者作出動作和電腦回應使用者動作這段時間內並沒有很明顯的延遲。當揚聲器在處理其他的一些事情的時候SoundWave依然可以使用。
目前,SoundWave研究小組已經想出了一組動作,包括上下晃動手掌、手接近或者遠離電腦、彎曲你的四肢、身體接近或者遠離電腦。有了以上動作,研究員們可以實現滾動網頁、一些簡單的網路導航以及當使用者接近電腦時自動喚醒,遠離電腦時切換到休眠狀態,Tand如是說。
Harrison認為最好能控制下動作的數量,因為使用者要記住那麼多動作可不是一件容易的事情。SoundWave小組還研發了一組動作來玩俄羅斯方塊,這樣既能娛樂又能測試SoundWave的準確性和速度。
Tan希望SoundWave能夠和其它一些動作識別技術協同工作。他說道SoundWave不用考慮光線的問題而基於視覺的動作識別技術卻不行, SoundWave對於一些細微的動作識別不是很在行比如捏手指之類的。“理論上講全世界有各種各樣的識別器,使用者不會在乎這些識別器是什麼,他們只關心識別器能否説明他們解決問題”,Tan這樣說道。
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