تطور Kinect والأهمية الحقيقية لأبحاث Microsoft
جدول المحتويات:
أنKinectأمر مهم لمايكروسوفت هو حقيقة بديهية تقريبًا. يتجاوز جهاز التقاط Redmond طريقة بسيطة للتحكم في وحدة التحكم في ألعاب الفيديو الخاصة بهم وأصبح عنصرًا مهمًا في استراتيجيتهم ومرجعًا للعديد من منتجاتهم. لكنها أيضًا عينة ملموسة لما يمكن أن يولد من الجمع بين إدارة الشركة ومختبر أفكار أبحاث مايكروسوفت.
كان Kinect الأول بالفعل مثالاً على ذلك. بعد ثلاث سنوات ، كان هذا الاتحاد نفسه هو الذي سمح للجهاز بالتطور إلى حدود غير متوقعة لمرافقة إصدار Xbox One.في جميع أقسامهاKinect 2.0 يمثل تحسناً ملحوظاً مقارنة بسابقهوخلال هذا الأسبوع ، انتهزت Microsoft الفرصة لشرح كيف كانت جزءًا من عملية تطوير الأداة. وهي في طريقها لتصبح قطعة أساسية في التفاعل بين البشر والآلات.
Kinect 1.0
عندما قدمت Microsoft مشروع Natal في E3 في يونيو 2009 ، رأى الكثيرون فيه استجابة بسيطة من Redmond للنجاح المؤكد الذي حققته Nintendo مع Wii ونظام التحكم الخاص بها. ولكن في إطار هذا المشروع الذي يحمل اسم مدينة برازيلية ، كان يخفي جهاز Kinect ، وهو الجهاز الذي تحول إلىأفضل الكتب مبيعًا بلا منازعوبمرور الوقت انتهى به الأمر كثيرًا. أكثر مما هو متوقع.
على الرغم من أن التكنولوجيا الكامنة وراء Kinect الأولى ولدت من تطورات البرامج في استوديو Rare وتقنية التقاط الصور لشركة PrimeSense الإسرائيلية ، إلا أنها ستكونمزيج من فريق Xbox مع تحقيقات Microsoft Research التي تتيح الوصول إلى السوق
استخدم الجهاز على شكل قضيب جهاز عرض يعمل بالأشعة تحت الحمراء وكاميرا لمسح المشهد وأرسل المعلومات إلى شريحة إلكترونية معدة خصيصًا لالتقاط حركة الأشياء والأشخاص في ثلاثة أبعاد. انضم إليهم صف من الميكروفونات القادرة على التعرف على صوت المستخدم. سمحت كل هذه العناصر معًا بالتقاط الحركة ثلاثية الأبعاد جنبًا إلى جنب مع التعرف على الوجه والإيماءات والصوت.
لمثل هذه المهمة ، لم تكن مواصفات Kinect شيئًا مميزًا. كانت الكاميرا ذات دقة VGA وتعمل عند 640 × 480 بشكل افتراضي ، على الرغم من أنها كانت قادرة على العمل بدقة 1280 × 1024 بكسل بتكلفة معدل تحديث أقل. لم تنفذ الرقاقة الإلكترونية المضمنة سوى جزء من عمل معالجة المعلومات ، تاركة جزءًا جيدًا من المهمة لوحدة التحكم نفسها.
أحد مفاتيح النظام بأكمله موجود في البرنامج الذي أنشأته Microsoft لتفسير جميع المعلومات التي تم جمعها بواسطة مستشعرات Kinect.هذا هو المكان الذي لعب أبحاث Microsoft ولا يزال يلعب دورًا مهمًا، التحقيق في الاستخدامات الأكثر تنوعًا لـ Kinect والتعاون في SDK الذي أتاحته Microsoft عبر الإنترنت منذ عام 2011 بحيث يدمجه أي مطور في منتجاته أو خدماته.
Kinect 2.0
يكمن الاختلاف الكبير بين Kinect الجديد وسابقه في الكاميرا الرئيسية الجديدة. يشتمل الجيل الثاني من جهاز التقاط الحركةعلى كاميرا عالية الدقة لوقت الرحلة (TOF)التي تسمح لجهاز Xbox One Kinect القادم بالتقاط المزيد من التفاصيل باستخدام دقة عالية ودقة أعلى. يتيح لك وضع العمق الجديد الذي توفره كاميرا TOF إعادة إنتاج مشهد بدقة أكبر بثلاث مرات من Kinect الأول.
هذه ليست الميزة الوحيدة لاستخدام هذا النوع من الكاميرات.مع ذلك ، يتم أيضًا تحقيق مجال رؤية أكبر بنسبة 60 ٪ ، مما يسمح بتسجيل مساحة أكبر ويجعل من الممكن تسجيل المزيد من الأشخاص في نفس الوقت وعلى مسافة أقصر من الجهاز. مع وحدة التحكم الجديدة ، يمكن أن يظهر ما يصل إلى 6 أشخاص على خشبة المسرح ، للتعرف على جميع حركاتهم وتمييزها. إنه تقدم كبير على سابقتها الذي كان قادرًا فقط على تسجيل حركة 2.
التغيير الكبير الثاني في الجيل الجديد من Kinect يأتي من يدمستشعر الأشعة تحت الحمراء الجديدالذي يتمكن من التعرف على الأشياء والأشخاص في ظروف الإضاءة المنخفضة جدًا. أصبح المستشعر الآن قويًا للغاية بحيث يمكنه التعرف على العناصر الموجودة في غرفة مظلمة تمامًا. الدقة هي التي يمكنها التعرف على الأشخاص وتسجيل الجثث حتى بدون أي ضوء مرئي للعين البشرية. في الإضاءة المنخفضة ، يتعرف على وضع اليد حتى أربعة أمتار ، ويميز كل إصبع بدقة.
Kinect 2.0 يميز الهيكل العظمي الكامل للمستخدم ، واتجاه أطرافه ، وعضلات الجسم ، وحتى ضربات قلبه.
مزيج العناصر الجديدة يجعل من الممكن ليس فقط تسجيل صورة ظلية للمستخدم ، ولكن أيضًا لتمييز الهيكل العظمي الكامل ، واتجاه أطرافهم ، وعضلات الجسم مع توزيع القوة والوزن تمارس عليهم ، وحتى ضربات القلب. تم أيضًا تحسين التعرف على الوجه بشكل كبير ، حيث يكتشف حتى أصغر التفاصيل والإيماءات ويسمح بتحديد أكثر دقة. للحصول على فكرة عما يعنيه كل هذا ، ما عليك سوى إلقاء نظرة على الفيديو التالي
كل هذه التكنولوجيا الجديدة لديها أيضًا تحسين في معالج Kinect الذي يسمح لها بالتعامل مع الكم الهائل من المعلومات التي تحصل عليها جميع أجهزة الاستشعار الجديدة. ما يصل إلى2 غيغابت من البيانات في الثانية يتم جمعها بواسطة الجهاز لقراءة البيئة يجب معالجة كل هذه المعلومات وتفسيرها بسرعة ، ولهذا كان من الضروري إجراء تحسين واضح في مواصفات الماكينة.
لكن تغيير المكونات لم يكن كافياً. الماسح الضوئي القوي الذي أصبح Kinect يتطلب برنامجًا قادرًا على تفسير كل ما يراه ، ولهذا كان من الضروري إجراء تطور مهم في الكود الذي يقوم بتشغيله. هذا هو المكان الذي أصبحت فيه خبرة ومعرفةأبحاث Microsoftأكثر أهمية من أي وقت مضى ، لمساعدة فريق Xbox عند ظهور المشاكل وتقديم الحلول المناسبة في الوقت المناسب. سريع وفعال. وهكذا أصبح Kinect 2.0 نتاج تعاون يوضح تاريخه الإمكانات التي تخفيها Microsoft في مختبرها للأفكار.
عملية التطور
تطور Kinect هو قصة محاولة فريق من المهندسين إحضار كاميرا TOF إلى Xbox One.تصدر هذه الأنواع من الكاميرات إشارات ضوئية ترتد عن الأشياء ويتم جمعها مرة أخرى عن طريق قياس الوقت المستغرق لقطع المسافة. لكي تعمل بشكل صحيح ، وتمييز الانعكاسات عن الأشياء الموجودة في الغرفة وعن بيئتها ، من الضروري دقة تصل إلى 1/10 مليار ثانية. هذا المستوى من الدقة هو الطريقة الوحيدة لتوفير معلومات كافية للسماح بأشكال وخطوط الكائنات ليتم حسابها بشكل مناسب.
يبدو الأمر معقدًا ، والمشكلة هي أن الوصول إلى هذه المستويات بمنتج استهلاكي أمر صعب كما يبدو. أثناء عملية تطوير Kinect الجديد ، كان لابد من التعامل مع جميع أنواع المشكلات التي كان لا بد من حلها في وقت محدود.يجب أن يكون Kinect 2.0 جاهزًا لمرافقة إصدار Xbox One، المقرر إصداره في أواخر عام 2013.
في هذه الظروف تمتلك Microsoft الآس في جعبتها:أبحاث Microsoft ، مركز التفكير الخاص بك استخدم الفريق الذي يقف وراء Kinect المعرفة الواسعة والخبرة الفنية لأعضاء Microsoft Research لحل المشكلات المختلفة التي ظهرت مع التكنولوجيا الجديدة المدمجة في الجهاز. هذا هو المكان الذي بدأت فيه سنوات الاستثمار في البحث والتطوير تؤتي ثمارها بفضل التعاون بين الإدارات المختلفة للشركة.
التحدي لم يكن سهلاً. يعد التمييز بين العناصر الأمامية والخلفية وتقليل ضبابية الكاميرا مهمة شاقة. أولاً ، كان لا بد من قياس الأشياء الصغيرة بدقة في جميع أنواع السيناريوهات وفي جميع أنواع ظروف الإضاءة. كان من الضروري العمل حتى أصبح من الممكن التفريق بين أصابع اليدين ، ومنع الخلط بينها وبين البيئة. كنتيجة لهذا العملأصبح جهاز Kinect الجديد قادرًا على اكتشاف أشياء صغيرة يصل حجمها إلى 2.5 سم، مقارنة بـ 7.5 سم لسابقه. تتطلب مشكلة التمويه مزيدًا من العمل وتحسين البرامج ، ولكن بمرور الوقت ، تمكن مهندسو Microsoft من تقليل ضبابية الحركة من 65 مللي ثانية على Kinect الأصلي إلى 14 مللي ثانية على خليفته.
كل هذه المهام تتطلب معالجة كمية هائلة من المعلومات. البيانات التي تم التقاطها بواسطة كاميرات Kinect هي على أساس كل بكسل ، مما يعني أنكل من الـ 220،000 بكسل التي يدعمها مستشعر Kinect تجمع البيانات بشكل مستقل لهذا يجب أن نضيف المزيد من المعلومات التي تم جمعها بواسطة بقية المستشعرات. المشكلة المعقدة هي إدارة تحديد كل هذه المعلومات وتفسيرها ، وفصل العناصر والعمق الذي يتم العثور عليها فيه وإزالة الضوضاء من الصورة.
مع Kinect ، يحتاج Xbox One إلى معالجة 6.5 مليون بكسل في الثانية
"يحتاج Xbox One إلى معالجة 6.5 مليون بكسل في الثانية ولا يمكن تخصيص سوى جزء صغير من قوة الحوسبة لوحدة التحكم لمهمة تفسير المعلومات نظرًا لأنه يجب تخصيص أكبر قدر من الطاقة للألعاب والهيكل العظمي تتبع أو التعرف على الوجه أو الصوت. كان مطلوبًا القليل جدًا من الحوسبة لكل بكسل ، مما يتطلب التنظيف > بدون المساعدة التي لا تقدر بثمن من Microsoft Research ، لما حقق فريق Kinect هدفه في الوقت المحدد "
الأهمية الفعالة لأبحاث Microsoft
العمل المشترك لفريق Kinect مع الأشخاص في Microsoft Research لم يكن علاقة استشارية بحتة.تولى باحثو Microsoft الكثير من العملوقاموا ببناء بنية تحتية وبرامج كاملة لحل المشاكل التي ينطوي عليها التعامل مع تطور الجهاز. أتاحت معرفة الفريقين في مجالات تخصصهما إمكانية التقدم بشكل أسرع من كل منهما على حدة.
كان المفتاح هو السرعة التي تكاملوا بها والقدرة على تقديم الحلول في فترة زمنية قصيرة. لكن كل هذا العمل لا يقتصر على طرح منتج للبيع. المكافأة الإضافية هي أن التطورات التي حققها مهندسو ريدموند متاحة للمطورين ، مما يسمح بمزيد من أوضاع العرض للعمل مع الكثير من البيانات الأنظف.
Kinect يكشف كل الإمكانات التي تخفيها Microsoft كشركةوالتي يتم الكشف عنها عندما تعمل أقسامها بطريقة متكاملة.نشط العديد من الباحثين في Microsoft Research في تطوير Kinect 2.0 ، حيث يعملون في مشروع سيكون له تأثير فوري على السوق. بالنسبة لأولئك منا الذين طالبوا بمشاركة أكبر من Microsoft Research في منتجات Redmond ، فهذه أخبار جيدة.
Kinect هو أيضًا دليل ملموس على أن Microsoft Research هو أكثر بكثير من مجرد مختبر للأفكار ،هو رأس مال أساسي لمستقبل Microsoft.
عبر | مدونة Microsoft الرسمية | تك كرانش
