最新的傳感器和MEMS可為游戲及其他游戲提供高效的環(huán)境感知

在過(guò)去幾年中，由電子設(shè)備支持的游戲已經(jīng)從一個(gè)利基市場(chǎng)擴(kuò)展到包括從幼兒到老年人的年齡類(lèi)別。游戲采用激增的一個(gè)推動(dòng)因素是直觀的用戶界面，Wii™和手機(jī)或MP3播放器上的動(dòng)作游戲都使用了這種界面。通過(guò)手勢(shì)動(dòng)作的直觀性是可能的，因?yàn)?strong>傳感器等加速計(jì)和陀螺儀，它使用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS在一個(gè)封裝）技術(shù)與模擬混合信號(hào)芯片。它們受益于低功耗，小型房地產(chǎn)，易于實(shí)施和低單位價(jià)格。

利用適當(dāng)?shù)能浖�將不同傳感器（如加速度�?jì)，陀螺儀，ecompasses和高度計(jì)）聚合在一起，可以開(kāi)發(fā)先進(jìn)的游戲，例如駕駛無(wú)人機(jī)或與機(jī)器人交互。然而，在便攜式設(shè)備上玩的絕大多數(shù)游戲僅使用一個(gè)或兩個(gè)傳感器：通常是加速度計(jì)和電容式觸摸傳感器。最終用戶的采用率非常高，以至于人們?cè)隗w驗(yàn)游戲時(shí)會(huì)觸摸屏幕或搖動(dòng)新的便攜式設(shè)備。這類(lèi)游戲的成功基于傳感器所允許的簡(jiǎn)單控制。此外，這些游戲中使用的主傳感器，即3軸加速度計(jì)，在過(guò)去一年中不斷發(fā)展。模擬輸出運(yùn)動(dòng)傳感器就像飛思卡爾半導(dǎo)體的MMA7361LC加速度計(jì)可提供有關(guān)用戶移動(dòng)的連續(xù)信息，例如加速度，并仍用于控制臺(tái)配件。然而，具有嵌入式功能的更智能的設(shè)備正在侵入便攜式和移動(dòng)電子設(shè)備空間。自動(dòng)采樣率，中斷控制，脈沖和振動(dòng)檢測(cè)，低功耗，數(shù)字接口和高精度與14位像飛思卡爾的MMA8451Q加速度計(jì)是嵌入式功能的主要。這種類(lèi)型的部件可以實(shí)現(xiàn)非常精確的手勢(shì)識(shí)別，而不會(huì)損失功耗。由于這些新功能，通過(guò)反映手勢(shì)的復(fù)雜性提供新穎用戶體驗(yàn)的新游戲開(kāi)始出現(xiàn)。

盡管在便攜式設(shè)備和游戲機(jī)配件中使用傳感器的游戲已大量采用，但游戲和傳感器的關(guān)聯(lián)仍然存在仍處于早期階段。傳感器正在增加新的維度，正在開(kāi)啟創(chuàng)新領(lǐng)域。例如，飛思卡爾利用其醫(yī)療專(zhuān)業(yè)知識(shí)使其適應(yīng)基于“情緒感知”的新游戲。該平臺(tái)使用標(biāo)準(zhǔn)控制臺(tái)游戲控制器，實(shí)現(xiàn)電容式觸摸，濕度，加速度計(jì)和壓力等傳感器。每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)32位MCU處理，并使用基于神經(jīng)科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的特定軟件：心率，出汗，肌肉收縮和態(tài)度反映了一個(gè)人的情緒。通過(guò)實(shí)時(shí)分析這些參數(shù)，游戲可以通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活互動(dòng)反映玩家的情緒。所展示的游戲之一是狙擊手射擊游戲，其中射擊變得更加困難，這取決于所檢測(cè)到的玩家的情緒：例如，如果玩家感到不安則具有較不穩(wěn)定的目標(biāo)或者如果玩家正在出汗則具有較低的可見(jiàn)性。這種類(lèi)型的互動(dòng)使得任何游戲都更有趣，因?yàn)槊總�(gè)會(huì)話都適合于玩家并且更準(zhǔn)確地反映玩家的內(nèi)心感受。

這意味著游戲可能性的數(shù)量與傳感元件的數(shù)量成指數(shù)比例; 而且還有創(chuàng)建新游戲的復(fù)雜性。

因此，添加新型傳感器并結(jié)合其數(shù)據(jù)輸入的預(yù)處理和融合是當(dāng)前新應(yīng)用的挑戰(zhàn)。通過(guò)預(yù)測(cè)客戶的挑戰(zhàn)，飛思卡爾開(kāi)發(fā)了一種新概念，將微控制器與運(yùn)動(dòng)傳感器結(jié)合在同一封裝中（飛思卡爾的MMA9550L運(yùn)動(dòng)傳感器平臺(tái)是新Xtrinsic的一部分）™家族）。該運(yùn)動(dòng)傳感器平臺(tái)不僅向主應(yīng)用處理器提供運(yùn)動(dòng)傳感器的提取和預(yù)處理數(shù)據(jù)，還可以將來(lái)自外部傳感器的數(shù)據(jù)融合并進(jìn)行融合。因此，諸如校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)過(guò)濾和特定應(yīng)用數(shù)據(jù)之類(lèi)的特定傳感器復(fù)雜性被移動(dòng)到該本地MCU，并且僅向開(kāi)發(fā)者提供所需數(shù)據(jù)以便于實(shí)現(xiàn)。對(duì)高級(jí)編程功能的調(diào)用可以是開(kāi)發(fā)人員使用這種新產(chǎn)品概念訪問(wèn)他想要的數(shù)據(jù)的最終方式。

圖1顯示了指點(diǎn)設(shè)備應(yīng)用程序（充當(dāng)空中鼠標(biāo)）的簡(jiǎn)單示例。標(biāo)準(zhǔn)解決方案使用3軸加速度計(jì)和3軸磁力計(jì)，如MAG3110，它需要兩個(gè)不同的數(shù)字接口連接到另一個(gè)單片機(jī)或應(yīng)用處理器。的磁力計(jì)校準(zhǔn)（軟鐵和硬鐵）具有由外部處理資源進(jìn)行管理; 使用加速度計(jì)信息的傾斜補(bǔ)償也必須進(jìn)行處理。因此，需要校準(zhǔn)和處理3360bit / s的原始數(shù)據(jù)（假設(shè)每個(gè)傳感器的采樣數(shù)據(jù)速率為60 Hz）。使用飛思卡爾的MMA9550L，3軸加速度計(jì)可以通過(guò)為外部傳感器增加處理能力和接口來(lái)代替; 它也有相同的房地產(chǎn)大小：3乘3毫米。因此，仍然使用60 Hz的假定數(shù)據(jù)速率，可以在本地處理磁力計(jì)校準(zhǔn)和傾斜補(bǔ)償，這僅由640 bit / s的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。提供的數(shù)據(jù)可以由游戲開(kāi)發(fā)者直接使用。超越數(shù)據(jù)處理的這一增益，反過(guò)來(lái)又節(jié)省了功耗; 由于通過(guò)避免同步問(wèn)題和任務(wù)調(diào)度，在數(shù)據(jù)處理時(shí)間節(jié)省的基礎(chǔ)上減少了延遲，因此實(shí)時(shí)反應(yīng)性也得到極大改善。

圖1：帶有3軸磁力計(jì)（MAG3110）的MMA9550L，用于完整的3D ecompass應(yīng)用

通過(guò)擴(kuò)展，使用無(wú)線連接的傳感器是通往無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）可視化現(xiàn)實(shí)世界并通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)可視化的新一代游戲的途徑。處理來(lái)自傳感器的所有數(shù)據(jù)的瓶頸可以通過(guò)使用MMA9550L等智能傳感器來(lái)解決，由于本地處理將大大減少主應(yīng)用處理器的CPU使用率和數(shù)據(jù)加載。通過(guò)不同類(lèi)型的傳感器（如相機(jī)，加速度計(jì)，電容式觸摸和陀螺儀）重新創(chuàng)造某種現(xiàn)實(shí)，不僅僅是為圖像添加第三維，因?yàn)樗�可以解釋現(xiàn)實(shí)。因此，玩家將能夠進(jìn)入“情境互動(dòng)”的時(shí)代，其將富有創(chuàng)新游戲，因?yàn)榕c現(xiàn)實(shí)世界的交互可以由玩家而不是試圖適應(yīng)游戲的玩家控制。

圖2中顯示了特殊無(wú)線游戲手柄中更豐富的傳感器上下文的圖示。在傳輸之前處理傳感器數(shù)據(jù)對(duì)于實(shí)時(shí)處理和實(shí)現(xiàn)功耗，通信和計(jì)算的最佳權(quán)衡是重要的。高精度加速度計(jì)與處理的組合還允許在未檢測(cè)到活動(dòng)時(shí)將采樣率從1 Hz調(diào)整到用戶活動(dòng)達(dá)到最大時(shí)的幾千赫茲數(shù)據(jù)采樣。

圖2：特殊無(wú)線游戲手柄中更豐富的傳感器上下文示例

隨著傳感器的廣泛采用，游戲正在通過(guò)用戶友好的互動(dòng)傳播到更廣泛的人群。添加更多傳感器意味著以指數(shù)方式增加可能的游戲類(lèi)型并解鎖諸如“情感感知”概念之類(lèi)的創(chuàng)新。然而，未來(lái)是傳感器網(wǎng)絡(luò)支持的上下文交互，允許游戲玩家通過(guò)新的交互來(lái)控制某個(gè)現(xiàn)實(shí)。

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