kinect游戏控制器解剖.doc

SCA1000与SCA1020也是采用VTI专利3D-MEMS技术设计生产的高性能双轴加速度传感器。他除了可以测量X，Y轴两个方面的倾斜角度外，还可以测量重直方向的360度。如果SCA1000/SCA1020是使用模拟电压输出且PCB设计正确的话，是可以与SCA610/SCA620互换的。如果PCB是根据SCA1000/SCA1020设计，SCA610和SCA620完可以使用此PCB在单轴加速度测量应用中。优势特点1. 双轴测量：SCA1000测量X、Y轴，SCA1020测量Z、Y轴2. 测量量程为+/-1.7g3. 与SCA610/SCA620可互换（PCB需支持）4. 传感元件内部的阻尼可控制频响5. SMD DIL-12无铅封装6. 支持无铅回流焊接流程7. 先进的内外部连接失效检测功能8. 数字激活电气自我检测功能9. 内部校准数据奇偶校验10. 单电源供电（+5V）双环比电压输出11. 支持SPI串行数字接口通信12. 通过SPI接口能读取内部温度传感器数值应用范围1. 双轴加速度测量2. 双轴水平调平3. 基于位置倾斜度的测量4. 360度垂直方向的测量性能参数测量条件为VDD=5V。参数名称条件SCA1000-D01SCA1020-D02单位工作电压4.755.254.755.25V工作电流Vdd=5V无负载55mA工作量程+/-1.7+/-1.7g测量轴X-YZ-Y零点输出VDD/2VDD/2V灵敏度室温1.21.2V/g零点误差-2585度+/-70+/-70mg-40125度+/-100+/-1000mg灵敏度误差-2585度+/-3+/-3%-40125度+/-4+/-4%线性度全温区+/-20+/-20mg交叉灵敏度室温3.53.5%频响-3dB20802080Hz环比误差VDD=4.755.25V22%噪声密度DC100Hz8080ug/Hz数字分辨率FS1111Bits输入与输出SCA1000/SCA1020加速度传感器同时支持模拟电压输出和SPI数字输出。详细接线如下图所示：外观说明VTI SCA1000/SCA1020双轴加速度传感器的尺寸约为9x5x1.6mm,重量小于1.2克。详细尺寸说明如下图所示：加速度传感器加速度计重力传感器SCA1000-D01SCA1020-D02重力传感器重力传感器新型属传感器技术，是一种重力传感器。它采用弹性敏感元件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转换。本实用新型还采用双金属弹簧片制成的补偿臂，来提高重力传感器。在高档手机介绍里内置重力传感器实际功能就是当你用手碰到手机或是将手机晃动时，手机会发出震动或铃音！用于手机掉地丢失感知等等！另外：重力传感器在手机横竖的时候屏幕会自动转，在玩游戏可以代替上下左右。比如说完赛车游戏，可以不通过按按键，将手机平放，左右摇摆就可以代替游戏的方向左右移动了！编辑本段工作原理重力传感器是根据压电效应的原理来工作的。所谓的压电效应就是 “对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 ”。重力传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。重力加速度传感器G-sensor就是重力传感器的意思，它能够感知到加速力的变化，加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，比如晃动、跌落、上升、下降等各种移动变化都能被G-sensor转化为电信号，然后通过微处理器的计算分析后，就能够完成程序设计好的功能，内置了G-sensor的MP3播放器就能根据使用者的甩动方向，前后更换歌曲，放进衣袋的时候也能够计算出使用者的前进步伐。个别高端笔记本例如IBM高端系列也内置了G-sensor，在感知发生剧烈加速度时（如开始跌落），立即保护硬盘，避免硬盘损害特性：数字输出（I2C）3毫米x3毫米x1.0毫米DFN封装低功耗关闭模式:0.2A待机模式:5A工作模式:30A低电压操作：1.8 V - 3.5 V可配置数据输出速率：1-120次采样/秒自动唤醒/自动休眠功能来降低功耗方向检测：横向/纵向、正面/反面识别振动识别和脉冲识别可靠的设计、高抗震性（10,000g）符合RoHS规定环保产品l PrimeSensePS1080-A2-PS1080SoC图像处理芯片（与CMOS感光器和红外线发生器协同工作）*Marvell88AP1-BJD2有可能是Marvell生产的摄像头控制芯片*ElpidaE5116A*G-6E-E-70nmDDR2SDRAM(SI#18324)*(2)MarvellG3900A1P*H1025519XBOX1001X851716-006GEPP与Marvell控制芯片相连的串行EEPROM*FairchildSemiconductorFDS8984-N-ChannelPowerTrenchMOSFET*NECuPD720114-USB2.0总线控制器*(2)WolfsonMicroelectronicsWM8737G-带有麦克风信号预放大功能的双通道数模转换器*STMicroelectronics25P16V6G-M25P16-16Mbit低电压串行闪存（带有50MHzSPI总线接口）*STMicroelectronicsH28A9017*WT245TexasInstrumentsSN74AVC4T245RGYR-4-bit非逆变双电源总线传送器（神马东西？）*TexasInstruments70530-08T-AVF4TPS3705-30-总线供电电路（可处理电源故障）*TexasInstrumentsTAS1020B-USB附件接口*KionixKXSD93轴加速度计*(2)AnalogDevicesAD8694-Quad,LowCost,LowNoise,CMOSRail-to-RailOutputOperationalAmplifier*TIADS7830I-8-Bit,8-ChannelSamplingA/DConverterwithI2CInterface*AllegroMicrosystemsA3906-LowVoltageStepperandSingle/DualDCMotorDriver*STMicroelectronicsM29W800DB-8Mbit(1Mbx8or512Kbx16)NVFlashMemory来源：/electronics-news/4210649/Kinect-s-BOM-roughly-56-teardown-finds-、低成本1、动作识别部分Kinect内部的光学部件是让Kinect实现实时动作捕捉的部分。这部分的技术非常复杂。这种技术15年前就存在了，但是直到最近成本才下降到可以接受的程度。光学部分包括两个主要部件：红外线发射器和红外线/VGA摄像头组。红外线发射器发出一道“激光”（原文注：别担心，微软说了这个很安全。译者注：这个“激光”应该是原文在搞笑。）覆盖整个Kinect的可视范围，摄像头组接收反射光线来识别玩家。红外摄像头识别图像的是一个“深度场”（Depth Field ），其中每一像素的颜色代表了那一点物体到摄像头的距离。比如离摄像头近的身体呈亮红色、绿色等，而离摄像头远的物体则呈暗灰色。软件接手深度场后，运行一系列的滤镜程序，区分人体和其他的物体。系统识别人体时遵从一些基本的规律，比如一个人的身高是从xx到xx，“人体应该有四肢”等等。这样程序就不会把你的茶几或是狗狗当初另一个玩家了。还有程序能让系统在你穿着宽松的衣服，或者长发披肩的时候识别出你的身体。当我们从Kinect的开发工具中看识别的人体图像时，发现Kinect相当准许地通过不多的信息识别出人体部位。人体部位识别完成后，系统将数据整合成一个由活动关节组成的骨架图。Kinect系统内预存了200 多个常见的人体姿势，以便当Kinect接收的信息不全的时候猜测玩家的动作（比如玩家部分身体脱离了可视范围，或者身体一些部位被挡住时等等）。唯一的一个问题是，我们发现玩家的手指在Kinect里并没被单独识别，也就是说在FPS 时玩家假装手里有把枪，用食指扣扳机的动作Kinect是识别不了的。系统以每秒30次的速度进行动作识别。Kinect通过组合基本的面部识别和骨架识别来识别玩家的身份实现自动登录。用这个功能之前玩家需要先完成一个“注册”过程。微软说玩家的外表如果有了大幅改变的话，需要重新在Kinect上注册，系统才能识别他们。2、语音识别部分语音识别部分面临的主要问题是如何在3 米以外过滤掉背景噪音和其他不相干声音，准确地识别出玩家的语音。为了解决这个问题，微软的研究小组亲自进入250 多个家庭实验，用16个麦克风在不同的设定下录音，以找出最佳的麦克风位置设定。最终的最佳设定是四只开口朝下的麦克风（为了让Kinect正面简洁，没有可见的开口），左边一个，右边三个。事实上，这些麦克风的位置安排是Kinect本身做得这么宽的原因。这个麦克风组最擅长在远距离上识别人的语音。但是麦克风组还不是全部，Kinect内部有处理芯片来过滤噪音和其他不相干的声音。系统还包含一个叫“Beam Forming”的软件来配合摄像头识别玩家的位置，以便准确地把语言识别范围控制在玩家身上，同时压制玩家身边的别的人发出的声音。Kinect系统还有一个根据不同国家不同的口音建立了“声效模型”。为了建立这个模型，微软请了从各个国家地区来的演员，进行了数百个小时的语言录制工作。就像的图像识别部分一样，Kinect的声音识别部分也是随时工作的。Kinect的语言识别是工作在“开放麦克风”模式下，也就是说玩家在使用Kinect是随时可以发出语音指令，无需按特殊的按键。3、内置马达Kinect技术的最后一部分是它的内置马达。微软花时间研究了北美、欧洲和亚洲的家庭生活空间，意识到了Kinect必须能够上下调整以便使用不同的空间要求。但你拿到Kinect以后，你就会发现它的底座儿特别厚重沉实。当然这是为了防止Kinect容易翻倒。另一个原因就是Kinect的内置马达就装在那里。这个马达能让Kinect摄像头上下进行30度的调整。这样无论你把它摆在高度（原文注：最佳高度是一米到两米之间）都能使用。我们参观微软的实验室时微软向我们展示了他们对这个马达进行的极限测试，比如在极高的温度下，进行高频率使用（连续数月每天数千次上下调整操作）。他们还在非常安静的隔音室里实验Kinect以确保马达操作时不会发出噪音。微软保证说这个马达操作时发出的声音只有24分贝，一般家庭的正常环境噪音范围是在40分贝左右。这个马达也带动Kinect的自动聚焦功能。这个功能让Kinect有更大的使用范围。比如在的时候，有玩家从远处走近Kinect，Kinect能自动拉动焦距，保持聚焦在玩家身上。另外Kinect内部还有一个风扇，但只在必要的时候才会启动，以免噪音影响Kinect的语音识别功能。和WII等体感设备简单对比正是由于微软采用了如此多的新技术，才使它受到人们的热烈的欢迎，并且，成为体感设备中的佼佼者。和体感游戏的鼻祖WII的操作方式相比，更是来了一个颠覆式的变化，可以说，两者几乎完全不是一个时代的产品。下面，笔者将wii和kinect进行了一个简单的对比，从中，我们来看一下它们各自的特点，从而更好的了解微软kinect。kinect一、kinect为全身体感。上面已经说到，kinect采用的是全身体感的方式，能够对人体20个部分进行追踪，从而对人体的动作进行辨识，然后将信息反馈到游戏中，完成对游戏中角色的控制和操作。而wii则不一样，它只能够追踪到人体的一个点，然后通过这个点的位移，判断出动作的路径。所以在游戏的复杂性上大打折扣。Kinect二、kinect彻底摆脱了手柄。虽然wii是一款体感游戏设备，但是，它并不能够摆脱对手柄的依赖，对人体的动作的感应，也是通过玩家手上的手柄的移动来得以完成。而kinect则完全摆脱了对手柄的的依赖，玩家真正的可以做到赤手空拳的进行游戏。Kinect三、kinect可破解支持PC。任天堂wii体感游戏机和遥控器是一套设备，根本就无法分解开来，对于想wii体感游戏的玩家，就必需购买一整套设备。但是，kinect却不受限制，据消息称，通过破解，kinect连接电脑，可以对电脑中游戏进行控制操作。这也就大大增加了kinect的可玩性。毕竟，虽然XBOX360在游戏方面，十分的出色，但是，PC在扩展性上，能够表现的更加的优异。Your Shape Fitness Evolved综合这些优势，我们可以看出，从wii到kinect体感设备，发生的最大的变化是在于游戏角色的变换。在wii体感游戏中，玩家扮演的角色就是游戏中的道具，如球拍，刀等，但是，在kinect中，则得到了升华，玩家开始真正的扮演起游戏中的角色，成为游戏中场景的一部分。这是游戏玩法的一大进步，也是人们追求的游戏的终极目标。Dance Central不过，在表现上，kinect仍然比较的生涩，在许多地方，仍然不太完善。和wii、PS MOVE等设备相比，存在着追踪不准确、追踪目标少、空间限制大等缺点。同时，kinect在表现手法上，也带来了一些不真实，就比如最经典的体感游戏打乒乓球，由于手中空空无物，在挥拍时，总是没有手中握有设备的感觉。科幻时代的到来kinect虽然还拥有诸多的缺陷，在很多方面都不是很完善，不过，任何东西都是由不完善走向成熟，它所采用的技术和对设备的控制方式，却是一次重大的革新。不光是在游戏上，带来了前所未有的发展模式和游戏体验，而且在其他很多方面，它都具有很大的运用前景。如果说wii、PS move所代表的时代是遥控器和手柄时代，那么kinect则就是科幻大片中的未来科技时代。kinect在欧美大片中，往往会出现体感操控设备的场景，特别是在军事指挥中心或者试验基地，往往会有一个能够运用体感操作的大屏幕，而这些画面，往往让众多的科技发烧友垂涎欲滴