Sự phát triển của Kinect và tầm quan trọng thực sự của Nghiên cứu của Microsoft
Mục lục:
Điều đó Kinect quan trọng đối với Microsoft gần như là một sự thật hiển nhiên. Thiết bị chụp Redmond vượt xa một phương pháp đơn giản để điều khiển bảng điều khiển trò chơi điện tử của họ và đã trở thành một yếu tố quan trọng trong chiến lược của họ và là tài liệu tham khảo cho nhiều sản phẩm của họ. Nhưng nó cũng là một ví dụ hữu hình về những gì có thể được tạo ra từ sự kết hợp giữa một bộ phận của công ty với phòng thí nghiệm ý tưởng Nghiên cứu của Microsoft.
Chiếc Kinect đầu tiên đã là một ví dụ về điều này. Ba năm sau, chính liên minh đó đã cho phép thiết bị phát triển đến những giới hạn không thể nghi ngờ để đi kèm với việc phát hành Xbox One.Trong tất cả các phần của nó Kinect 2.0 đại diện cho một cải tiến đáng kể so với phiên bản tiền nhiệm và trong tuần này, Microsoft đã nhân cơ hội này để giải thích nó đã trở thành một phần của quá trình phát triển tiện ích như thế nào đang trên đường trở thành một phần cơ bản trong sự tương tác giữa con người và máy móc.
Kinect 1.0
Khi Microsoft giới thiệu Project Natal tại E3 vào tháng 6 năm 2009, nhiều người đã nhìn thấy trong đó một phản ứng đơn giản từ Redmond đối với thành công chắc chắn mà Nintendo đã gặt hái được với Wii và hệ thống điều khiển của nó. Nhưng bên dưới dự án mang tên một thành phố của Brazil đó đã ẩn chứa Kinect, một thiết bị đã trở thành một sản phẩm bán chạy không thể nghi ngờ và theo thời gian đã trở nên phổ biến hơn. hơn cả mong đợi.
Mặc dù công nghệ đằng sau chiếc Kinect đầu tiên được tạo ra từ sự phát triển phần mềm của Rare studio và công nghệ chụp ảnh của công ty PrimeSense của Israel, nhưng nó sẽ là sự kết hợp của nhóm Xbox với các cuộc điều tra của Microsoft Research để có thể tiếp cận thị trường
Thiết bị hình que sử dụng một máy chiếu hồng ngoại và một máy ảnh để quét cảnh và gửi thông tin tới một vi mạch được chuẩn bị đặc biệt để ghi lại chuyển động của vật thể và con người trong không gian ba chiều. Chúng được nối với nhau bằng một hàng micrô có khả năng nhận dạng giọng nói của người dùng. Tất cả những yếu tố này cùng nhau cho phép ghi lại chuyển động 3D cùng với nhận dạng khuôn mặt, cử chỉ và giọng nói.
Đối với một nhiệm vụ như vậy, thông số kỹ thuật của Kinect không có gì đặc biệt. Máy ảnh có độ phân giải VGA và hoạt động ở 640x480 theo mặc định, mặc dù nó có khả năng hoạt động ở 1280x1024 pixel với tốc độ làm mới thấp hơn. Vi mạch đi kèm chỉ thực hiện một phần công việc xử lý thông tin, còn lại phần lớn nhiệm vụ cho chính bảng điều khiển.
Một trong những chìa khóa của toàn bộ hệ thống nằm trong phần mềm do Microsoft tạo ra để diễn giải tất cả thông tin do các cảm biến Kinect thu thập.Đây là nơi Microsoft Research đóng vai trò quan trọng, điều tra các cách sử dụng đa dạng nhất cho Kinect và cộng tác trên SDK mà Microsoft đã cung cấp trực tuyến từ năm 2011 để bất kỳ nhà phát triển nào cũng tích hợp nó vào sản phẩm hoặc dịch vụ của họ.
Kinect 2.0
Sự khác biệt lớn giữa Kinect mới và phiên bản tiền nhiệm nằm ở camera chính mới. Thế hệ thứ hai của thiết bị chụp chuyển động kết hợp máy ảnh thời gian bay (TOF) có độ phân giải cao cho phép Xbox One Kinect sắp ra mắt ghi lại nhiều chi tiết hơn với độ chính xác cao và độ phân giải cao hơn. Chế độ độ sâu mới do máy ảnh TOF này cung cấp cho phép bạn tái tạo cảnh với độ trung thực cao gấp ba lần so với Kinect đầu tiên.
Đây không phải là lợi thế duy nhất của việc sử dụng loại máy ảnh này.Với nó, trường nhìn lớn hơn 60% cũng đạt được, cho phép đăng ký không gian lớn hơn và giúp nhiều người đăng ký cùng lúc hơn và ở khoảng cách ngắn hơn so với thiết bị. Với bảng điều khiển mới, tối đa 6 người có thể xuất hiện trên sân khấu, nhận dạng và phân biệt mọi chuyển động của họ. Đây là một bước tiến đáng kể so với thiết bị tiền nhiệm chỉ có khả năng ghi lại chuyển động của 2.
Thay đổi lớn thứ hai trong thế hệ Kinect mới đến từ bàn tay của cảm biến hồng ngoại mới có khả năng nhận dạng vật thể và con người trong điều kiện ánh sáng rất yếu. Cảm biến hiện mạnh đến mức nó có thể xác định các vật phẩm trong một căn phòng tối hoàn toàn. Độ chính xác đến mức nó có thể nhận ra con người và đăng ký các cơ thể ngay cả khi mắt người không nhìn thấy bất kỳ ánh sáng nào. Trong điều kiện ánh sáng yếu, nó nhận dạng tư thế của bàn tay cách xa tới 4 mét, phân biệt từng ngón tay một cách chính xác.
Kinect 2.0 phân biệt bộ xương hoàn chỉnh của người dùng, hướng của các chi, các cơ trên cơ thể và thậm chí cả nhịp tim của người dùng.
Sự kết hợp của các yếu tố mới giúp ghi lại không chỉ hình bóng của người dùng mà còn có thể phân biệt khung xương hoàn chỉnh của họ, hướng của các chi, các cơ của cơ thể với lực và phân bổ trọng lượng tác dụng lên chúng, và thậm chí cả nhịp tim. Nhận dạng khuôn mặt cũng được cải thiện rất nhiều, phát hiện ngay cả những chi tiết và cử chỉ nhỏ nhất và cho phép nhận dạng chính xác hơn. Để biết ý nghĩa của tất cả những điều này, chỉ cần xem video sau.
Tất cả công nghệ mới này cũng có một cải tiến trong bộ xử lý Kinect cho phép nó xử lý lượng thông tin khổng lồ mà tất cả các cảm biến mới thu được. Tối đa 2 gigabit dữ liệu mỗi giây được thiết bị thu thập để đọc môi trườngTất cả thông tin này phải được xử lý và giải thích một cách nhanh chóng và để làm được điều này, cần phải cải thiện rõ ràng về thông số kỹ thuật của máy.
Nhưng thay đổi các thành phần vẫn chưa đủ. Máy quét mạnh mẽ mà Kinect đã trở thành yêu cầu phần mềm có khả năng diễn giải mọi thứ mà nó nhìn thấy và để làm được điều này, cần phải thực hiện một bước tiến hóa quan trọng trong mã chạy nó. Đây là lúc mà kinh nghiệm và kiến thức của Microsoft Research trở nên quan trọng hơn bao giờ hết, giúp nhóm Xbox giải quyết các vấn đề phát sinh và cung cấp các giải pháp phù hợp một cách kịp thời. nhanh chóng và hiệu quả. Do đó, Kinect 2.0 đã trở thành sản phẩm của sự hợp tác mà lịch sử của họ chứng minh tiềm năng mà Microsoft ẩn giấu trong phòng thí nghiệm ý tưởng của mình.
Quá trình tiến hóa
Sự phát triển của Kinect là câu chuyện về cách một nhóm kỹ sư cố gắng đưa camera TOF lên Xbox One.Những loại máy ảnh này phát ra tín hiệu ánh sáng dội vào vật thể và được thu lại bằng cách đo thời gian cần thiết để di chuyển quãng đường. Để chúng hoạt động bình thường, phân biệt phản xạ từ các vật thể trong phòng và từ môi trường của chúng, độ chính xác lên tới 1/10 tỷ giây là cần thiết. Mức độ chính xác như vậy là cách duy nhất để cung cấp đủ thông tin nhằm cho phép tính toán đầy đủ các hình dạng và đường viền của đối tượng.
Nghe có vẻ phức tạp và vấn đề là việc đạt được các cấp độ này với một sản phẩm tiêu dùng có vẻ khó như vậy. Trong quá trình phát triển Kinect mới, tất cả các loại vấn đề phải giải quyết phải được giải quyết trong thời gian giới hạn. Kinect 2.0 sẽ sẵn sàng đi kèm với việc phát hành Xbox One, dự kiến vào cuối năm 2013.
Chính trong những trường hợp này, Microsoft đã có một con át chủ bài: Microsoft Research, tổ chức tư vấn của bạnNhóm đằng sau Kinect đã sử dụng kiến thức rộng lớn và kinh nghiệm kỹ thuật của các thành viên Nghiên cứu của Microsoft để giải quyết các vấn đề khác nhau nảy sinh với công nghệ mới được tích hợp vào thiết bị. Đây là nơi những năm đầu tư vào nghiên cứu và phát triển bắt đầu đơm hoa kết trái nhờ sự hợp tác giữa các phòng ban khác nhau của công ty.
Thử thách không hề dễ dàng. Phân biệt các đối tượng tiền cảnh với hậu cảnh và giảm thiểu độ mờ của máy ảnh là một nhiệm vụ khó khăn. Đầu tiên, các vật thể nhỏ phải được đo chính xác trong mọi loại tình huống và với mọi loại điều kiện ánh sáng. Cần phải làm việc cho đến khi có thể phân biệt được các ngón tay của bàn tay, giúp chúng không bị nhầm lẫn với môi trường. Kết quả của công việc này là Kinect mới có khả năng phát hiện các vật thể nhỏ tới 2,5 cm, so với 7,5 cm của thiết bị tiền nhiệm. Vấn đề mờ cần thêm một số công việc và tối ưu hóa phần mềm, nhưng theo thời gian, các kỹ sư của Microsoft đã có thể giảm độ mờ chuyển động từ 65 mili giây trên Kinect ban đầu xuống còn 14 mili giây trên phiên bản kế nhiệm.
Tất cả các tác vụ này đều yêu cầu xử lý một lượng thông tin khổng lồ. Dữ liệu được camera Kinect thu thập dựa trên cơ sở từng pixel, nghĩa là mỗi trong số 220.000 pixel được cảm biến Kinect hỗ trợ sẽ thu thập dữ liệu một cách độc lậpĐể làm được điều này, chúng ta phải bổ sung thêm nhiều thông tin được thu thập bởi các cảm biến còn lại. Vấn đề phức tạp là quản lý để xác định và giải thích tất cả thông tin này, tách các thành phần và độ sâu mà chúng được tìm thấy và loại bỏ nhiễu khỏi hình ảnh.
Với Kinect, Xbox One cần xử lý 6,5 triệu điểm ảnh mỗi giây
"Xbox One cần xử lý 6,5 triệu pixel mỗi giây và chỉ một phần nhỏ sức mạnh tính toán của bảng điều khiển có thể được dành riêng cho nhiệm vụ diễn giải thông tin vì hầu hết sức mạnh phải được dành cho chơi game, xương theo dõi, hoặc nhận dạng khuôn mặt hoặc âm thanh. Cần rất ít tính toán trên mỗi pixel, yêu cầu dọn dẹp>Nếu không có sự trợ giúp vô giá của bộ phận Nghiên cứu của Microsoft, nhóm Kinect sẽ không bao giờ đạt được mục tiêu đúng hạn"
Tầm quan trọng hiệu quả của Nghiên cứu Microsoft
Công việc kết hợp của nhóm Kinect với những người ở bộ phận Nghiên cứu của Microsoft không phải là một mối quan hệ tư vấn thuần túy. Các nhà nghiên cứu của Microsoft đã đảm nhận rất nhiều công việc và xây dựng toàn bộ cơ sở hạ tầng cũng như phần mềm để giải quyết các vấn đề liên quan đến quá trình phát triển của thiết bị. Kiến thức của hai đội trong các lĩnh vực tương ứng của họ giúp họ có thể thăng tiến nhanh hơn so với riêng rẽ.
Chìa khóa là tốc độ tích hợp và khả năng cung cấp giải pháp trong thời gian ngắn. Nhưng tất cả công việc đó không chỉ giới hạn ở việc bán sản phẩm. Lợi ích bổ sung là các cải tiến do các kỹ sư của Redmond tạo ra có sẵn cho các nhà phát triển, cho phép nhiều chế độ xem hơn hoạt động cùng với dữ liệu sạch hơn nhiều.
Kinect tiết lộ tất cả tiềm năng mà Microsoft ẩn giấu với tư cách là một công ty và điều đó được bộc lộ khi các bộ phận của công ty làm việc theo cách tích hợp.Nhiều nhà nghiên cứu của Microsoft Research đã tích cực trong việc phát triển Kinect 2.0, làm việc trong một dự án sẽ có tác động thị trường ngay lập tức. Đối với chúng tôi, những người đã và đang yêu cầu Nghiên cứu của Microsoft tham gia nhiều hơn vào các sản phẩm của Redmond, thì đây là một tin tốt.
Kinect cũng là minh chứng rõ ràng rằng Nghiên cứu của Microsoft không chỉ là một phòng thí nghiệm ý tưởng, nó còn là nguồn vốn cơ bản cho tương lai của Microsoft .
Via | Blog chính thức của Microsoft | TechCrunch
