賈騁 李妍 毛豐
摘 要 文章介紹了體感技術(shù)的基本概念,并基于Kinect設(shè)備說明了體感設(shè)備的技術(shù)特征,論述了體感技術(shù)在游戲、教育、醫(yī)療以及其他相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況,并對體感技術(shù)的發(fā)展做出展望。
關(guān)鍵詞 體感;現(xiàn)狀;Kinect
中圖分類號 TN3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708(2018)213-0102-02
1 體感技術(shù)及Kinect
體感技術(shù),作為計(jì)算機(jī)人體識別技術(shù)代表性產(chǎn)物,解除了人們在操作計(jì)算機(jī)必須使用鍵盤和鼠標(biāo)等輸入設(shè)備的束縛,使人們可以直接通過控制自身身體的動(dòng)作,結(jié)合周圍的環(huán)境,通過特殊的算法來直接操作計(jì)算機(jī)的技術(shù),依照體感方式與原理的不同,主要可分為三大類:慣性感測、光學(xué)感測以及慣性及光學(xué)聯(lián)合感測。
目前國外的體感設(shè)備有Kinect、Psmove、Wii、leap motion等。在所有體感設(shè)備中,Kinect是微軟在2009年發(fā)布的XBOX360體感周邊外設(shè)。該設(shè)備擺脫了游戲的單一操作,使人機(jī)交互的理念向前邁出了一大步。設(shè)備采用結(jié)合3D體感攝影機(jī)和麥克風(fēng)輸入為一體,能夠同時(shí)進(jìn)行動(dòng)作偵測,影像識別,語音收集等功能。
2 體感技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
隨著微軟發(fā)布Kinect設(shè)備,各種采用Kinect設(shè)備開發(fā)的軟件及應(yīng)用快速進(jìn)入各行各業(yè),其主要利用Kinect可以擺脫鼠標(biāo)鍵盤控制的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)快速與計(jì)算機(jī)溝通,減少了溝通障礙,而Kinect的應(yīng)用也遍及各個(gè)領(lǐng)域,主要包括游戲領(lǐng)域、教育領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域等。
2.1 游戲領(lǐng)域
體感游戲的發(fā)展是源于游戲輸入設(shè)備的進(jìn)步,而能夠切合體感技術(shù)的游戲則主要是動(dòng)作游戲中的街機(jī)游戲。Kinect在微軟最早發(fā)布的時(shí)候主要用于游戲的控制,結(jié)合早期體感游戲的概念和技術(shù)基礎(chǔ)。在微軟發(fā)布Kinect時(shí),同時(shí)推出了包括Lucasarts出品的《星球大戰(zhàn)》、MTV推出的跳舞游戲、寵物游戲、運(yùn)動(dòng)游戲《Kinect Sports》、冒險(xiǎn)游戲《Kinect Adventure》、賽車游戲《Joyride》等。
除此之外,比較流行的游戲主要有《體感功夫》,可以在更小的空間中使用,并且能夠快速響應(yīng)人物動(dòng)作。使用Kinect攝像頭能夠有效的將玩家的動(dòng)作傳輸?shù)接螒蛑校瑒?chuàng)造出一個(gè)基于玩家的主角進(jìn)行橫版的通關(guān)游戲。玩家的所有動(dòng)作都能完美的體現(xiàn)到游戲中,因此,體感游戲有了長足的進(jìn)步。
2.2 教育領(lǐng)域
雖然隨著計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,中國的教育大部分仍然停留在圖像界面交互的階段。雖然很多大學(xué)已經(jīng)采用慕課等形式進(jìn)行輔助教學(xué),然而也仍然采用的是通過觀看視頻,在線答題的形式。當(dāng)然,也有部分學(xué)校開始采用體感教育的形式促進(jìn)學(xué)生對于知識的理解。
在親子教育領(lǐng)域,為了增加家長和孩子之間的互動(dòng),幫助孩子和父母建立融洽的關(guān)系,將成語故事制作成為體感游戲,例如“盲人摸象”成語,采用Kinect攝像頭和投影儀結(jié)合使用,通過攝像頭采集家長和孩子的摸象動(dòng)作,完成成語的認(rèn)知和親子之間的互動(dòng)。
在幼兒教育領(lǐng)域,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),采用體感技術(shù)進(jìn)行幼兒教育可以有效提高幼兒的學(xué)習(xí)有效性。通過移動(dòng)端設(shè)備結(jié)合Kinect,實(shí)時(shí)模擬塊塔的建設(shè)和反饋,最終達(dá)到幼兒教育的要求[4]。
在學(xué)科教育領(lǐng)域,在具體教育學(xué)科的應(yīng)用中,Kinect可以適用于具有生活性、科學(xué)性、情境性的教育。研究發(fā)現(xiàn),通過采用動(dòng)作感覺系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)能有效地提高學(xué)生的有意注意,促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)的專注程度。微軟公司的Avatar Kinect能夠幫助兒童克服閱讀障礙,順利進(jìn)行閱讀學(xué)習(xí)的教學(xué)游戲,在教育領(lǐng)域具有重要作用。
2.3 醫(yī)療領(lǐng)域
隨著體感技術(shù)的發(fā)展,越來越多的醫(yī)生發(fā)現(xiàn)結(jié)合Kinect技術(shù)可以有效解決之前的一些醫(yī)療問題,主要包括自閉癥兒童治療、智力障礙兒童干預(yù)、創(chuàng)傷后體感康復(fù)等方面,并在這些方面采用體感技術(shù),最終獲得了一定的進(jìn)步。
在自閉癥兒童治療領(lǐng)域,由于自閉癥兒童一般都表現(xiàn)出對于精細(xì)動(dòng)作技能的延遲,導(dǎo)致對于抓握和操作物體有延遲,因此出現(xiàn)對于鍵盤、鼠標(biāo)或手柄等需要精細(xì)操作的設(shè)備的使用困難。而體感技術(shù)則可以直接通過控制身體完成大部分的游戲操作,從而使自閉癥兒童可以進(jìn)行使用[5]。
自體感游戲進(jìn)入大眾視野以來,越來越多的研究者將體感游戲運(yùn)用于自閉癥兒童的干預(yù)。目前已經(jīng)出現(xiàn)采用體感技術(shù)對于自閉癥兒童的平衡、協(xié)調(diào)、認(rèn)知等方面進(jìn)行改善和干預(yù)。例如通過讓自閉癥兒童進(jìn)行游戲,采集兒童心跳、血壓等參數(shù),結(jié)合身體協(xié)調(diào)和注意力集中的表現(xiàn)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)兒童的各項(xiàng)水準(zhǔn)均有提高。
在智力障礙兒童的干預(yù)領(lǐng)域,有研究者發(fā)現(xiàn)數(shù)字化游戲?qū)W習(xí)在智障兒童和相關(guān)感官障礙患者的核心功能發(fā)展中起到了積極的作。采用Kinect開發(fā)適用于智障兒童的游戲,并對游戲結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)過體感游戲的干預(yù)訓(xùn)練后,智障兒童的日常功能有所提高,并且進(jìn)行針對性訓(xùn)練后,粗大運(yùn)動(dòng)和精細(xì)運(yùn)動(dòng)均有清晰改善的同時(shí),這些兒童在刷牙、洗臉、系扣子和使用餐具等日?;顒?dòng)的表現(xiàn)都有較為明顯的進(jìn)步[6]。
在創(chuàng)傷后體感康復(fù)方面,傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練一般在康復(fù)中心或者醫(yī)院進(jìn)行,場所比較固定,并且需要專業(yè)人員在身邊隨時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)才可以進(jìn)行,而采用Kinect可以有效解決這種問題,采用Kinect體感識別技術(shù),結(jié)合體感游戲,病人可以直接在家完成康復(fù)訓(xùn)練,只需要醫(yī)生給出專業(yè)建議并對游戲內(nèi)容進(jìn)行合理訂制即可。同時(shí)解決的康復(fù)訓(xùn)練枯燥單一的問題[7]。
3 體感技術(shù)現(xiàn)狀
Kinect技術(shù)由于其獨(dú)特性和先進(jìn)行,一直被各個(gè)研究領(lǐng)域所應(yīng)用,包括游戲領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域等。隨著時(shí)間的推進(jìn),Kinect逐漸進(jìn)步,從原始的可視視角50度增長到80度直到后來的120度,Kinect在不斷的升級自己的技術(shù)。
然而,2017年微軟宣布Kinect停產(chǎn),究其原因是因?yàn)槲④浾J(rèn)為Kinect不能為其帶來更多的收益,因?yàn)镵inect開發(fā)以來微軟并未能出售大量的基于Kinect的游戲,即使Kinect已經(jīng)在各行各業(yè)造成了巨大的影響,能夠?qū)?chuàng)意實(shí)驗(yàn)、文化發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步等提供支持。但是作為Xbox 360附件Kinect并沒有能夠發(fā)揮微軟開發(fā)Kinect的最初作用。
雖然Kinect已經(jīng)告別市場,但是其核心傳感器并沒有直接銷毀,微軟將Kinect v4放入AR頭盔后于是出現(xiàn)了HoloLens。不僅如此,微軟開發(fā)的包括Cortana語音助手、Windows Hello生物面部ID系統(tǒng)、環(huán)境感知用戶界面都以Kinect的體感技術(shù)為基礎(chǔ)。
與此同時(shí),新的體感設(shè)備還在逐漸上線,如leap公司的leapmotion等都屬于新興的體感設(shè)備,leapmotion能夠較為精確的識別手勢動(dòng)作,通過手勢實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的控制。
4 體感技術(shù)展望
隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,體感技術(shù)在未來必將繼續(xù)快速發(fā)展,如HTC VIVE設(shè)備目前仍然需要手柄進(jìn)行控制,但是體感設(shè)備結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡已經(jīng)是未來可以明確看見的道路。
未來玩家將能夠真正置身于真實(shí)的虛擬場景中,所有的動(dòng)作都脫離手柄的控制而是直接采用身體動(dòng)作完成游戲,不再受到操作設(shè)備的限制,體驗(yàn)更加真實(shí)。因此未來體感技術(shù)必將繼續(xù)發(fā)展并長足進(jìn)步。
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