電子科技行業(yè)就是讓一個小小的手勢改變世界。指揮棒輕輕的揮動輔以柔和的手勢就能讓一場音樂會在關鍵時刻由平凡變得超脫自然。只可惜計算機在理解人類手勢語言方面有很大障礙，無論是軟件還是硬件。即便只是尋找一種向計算機描述手勢的方法，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)進行進一步處理都是非常困難的問題。現(xiàn)在，微芯科技開發(fā)出了世界上首款3D手勢識別芯片，在其電場的作用下，無需接觸就能感應手勢。

為什么將人類手勢轉(zhuǎn)換為計算機可識別的格式非常困難呢？因為手勢的含義絕不是一個簡單的方向或者動作軌跡的問題。在對一個手勢進行解釋時，需要追蹤每根手指每一部分的運動軌跡，加上關節(jié)和手腕的細微動作變化，這些數(shù)據(jù)的搜集都是相當必要的。30年來，藝術(shù)家們也始終不愿意見到由指揮家去對著計算機做音樂上的指揮。但手勢控制仍有很大的開發(fā)價值，潛在市場對這種系統(tǒng)的需求還是存在的。

微芯科技最近展示了他們的GestIC技術(shù)，并且即將應用到MGC3130芯片產(chǎn)品中，這是其他技術(shù)研究的一個副產(chǎn)品。作為3D數(shù)字轉(zhuǎn)換器，MGC3130芯片可在15cm的距離內(nèi)以150dpi的精度確定位置。采樣率為每秒200次，這種GestIC技術(shù)可偵測手、手指的位置、速度與加速度屬性。

MGC3130芯片是人機界面解決方案的新選擇，可在電場中偵測手勢的變化。手勢被電場感應到之后，原本需要以每毫秒精確測量數(shù)百個位置的手勢變化，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為簡明的手勢描述，這一思路就可以徹底摒棄了。事實上，有機器簡單的方法可以采用?；陔妶龅氖謩莞袘鬏敵鼍褪且环N手勢的完美解讀，能夠極度簡化計算機對手勢的理解。

GestIC技術(shù)通過周圍電場的變化來偵測手勢動作。芯片生成勵磁電壓，頻率在100kHz左右，勵磁電壓作用于發(fā)射電極與接地層。最終建立起一個電場，電場從發(fā)射電極擴展到電極之上的掃描區(qū)域。由于勵磁電壓的波長遠比電極的尺寸來的大，貫穿掃描區(qū)域的電場就非常均衡了。

當一名用戶將手伸進掃描區(qū)域，電場就會隨之發(fā)生變化。電場線必須接近于和導體表面呈垂直狀態(tài)。上面的圖片中就有所展示。手旁邊的電場線由于人體自身的導電特性產(chǎn)生分路。手伸及感應區(qū)域的位置對等勢線產(chǎn)生壓迫，并且降低電極信號電平。

MGC3130并非對手的表面繪制一張檢測后的點匯集圖，而僅需測量一部分模擬電壓。模擬數(shù)據(jù)提供高度壓縮的手勢信號。這不能用來模擬手的位置，因為在數(shù)據(jù)上沒有足夠的量。不過，這一數(shù)據(jù)可能夠精確識別手勢。

同一手勢會產(chǎn)生相同的信號，與此手勢相近的手勢也會產(chǎn)生差不多的信號，畢竟用戶的手勢有大有小的，相同的手勢不同的人做起來就會有差異。系統(tǒng)內(nèi)置記憶了部分標準手勢動作的信號模型，由于整個系統(tǒng)采用了數(shù)十位數(shù)據(jù)，替代幾千位數(shù)據(jù)，整個識別特別類型手勢模型的工作就變得簡單多了，可類比為處理數(shù)據(jù)出現(xiàn)在視覺皮質(zhì)之前，影像的預處理就已經(jīng)在視網(wǎng)膜進行了。

想象一下用戶將手放到感應區(qū)域，將拇指和食指卷曲合在一起，隨后做出“A-OK”的手勢。GestIC感應器產(chǎn)生具有此種手勢特性的五個電壓。它無需關心拇指和食指是否觸碰在一起，其他三個手指是完全張開狀態(tài)的。計算機也也無法通過電壓分析出手的位置。所有的位置信息都不包含在數(shù)據(jù)中。

相反，傳感器的MPU會說：“電壓的變化非?？?，隨后變化為一個新的模型值。這應該是一個全新的手勢。讓我們將這個電壓在以后的內(nèi)存中已經(jīng)存在的標準手勢模型作一個比較?！?！看起來和我們已知的“A-OK”手勢非常相似，至少比其他都像。雖然我不知道這個手勢是什么意思，不過接下來的工作就交給程序進行了?！?/p>

Colibri操作軟件即對芯片提供了最好的支持。輸入模型的對比和識別的實現(xiàn)是由隨機隱馬爾科夫模擬算法執(zhí)行的，這一算法已用比較容易集成到產(chǎn)品中可靠的標準3D手勢，包括手和手勢，進行了預編。包括像是位置追蹤、搖動、旋轉(zhuǎn)、符號手勢等等。系統(tǒng)亦可由某個手勢從待機狀態(tài)下激活。Colibri軟件套裝可讓開發(fā)者迅速、方便快速地將GestIC技術(shù)融合到產(chǎn)品中去，基本人機交互界面的編程設計做得非常到位。

目前MGC3130芯片規(guī)格將為5x5mm QFN封裝。電場頻率在70~130kHz之間，3130芯片的固件還可讓頻率實現(xiàn)跳動，充分排除射頻干擾。功率要求非常低，偵測和處理手勢的過程中僅為100毫瓦，平常待機模式下為150微瓦，深度睡眠模式時30微瓦。MPU處理器、Clibri軟件套裝都集成在一顆芯片上。

GestIC系統(tǒng)全面運作需一組電極和11個相關電子元件，整個電路系統(tǒng)名為微芯Sabrewing（刀翅蜂鳥） MGC3130 Single Zone評估套件。整個套件售價為169美元（約合人民幣1054元）。

編后語：目前基本上是一個觸控或者實際控制的年代，但近年來升起的手勢控制已開始慢慢滲入熱門的生活，之前微軟Xbox的體感套裝Kinect使大家能夠近距離感受到這種真實游戲的感覺，而在今年的早些時候歐姆龍也發(fā)布了他們的手勢識別技術(shù)。以上兩種都是通過一臺攝像機來獲取人們的手勢，從而進行分析，這已然在近來的電視中應用，大家可以設想一下通過手勢控制電視的那種超前感受。在未來，手勢識別會是很重要的發(fā)展方向，畢竟科技的進步是為了更方便人類的應用而服務的。