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最新的传感器和MEMS可为游戏及其他游戏提供高效的环境感知
来源:赛斯维传感器网 发表于 2019/1/1

最新的传感器和MEMS可为游戏及其他游戏提供高效的环境感知

在过去几年中,由电子设备支持的游戏已经从一个利基市场扩展到包括从幼儿到老年人的年龄类别。游戏采用激增的一个推动因素是直观的用户界面,Wii™和手机或MP3播放器上的动作游戏都使用了这种界面。通过手势动作的直观性是可能的,因为传感器加速计陀螺仪,它使用微机电系统MEMS在一个封装)技术与模拟混合信号芯片。它们受益于低功耗,小型房地产,易于实施和低单位价格。


利用适当的软件将不同传感器(如加速度计,陀螺仪,ecompasses和高度计)聚合在一起,可以开发先进的游戏,例如驾驶无人机或与机器人交互。然而,在便携式设备上玩的绝大多数游戏仅使用一个或两个传感器:通常是加速度计和电容式触摸传感器。最终用户的采用率非常高,以至于人们在体验游戏时会触摸屏幕或摇动新的便携式设备。这类游戏的成功基于传感器所允许的简单控制。此外,这些游戏中使用的主传感器,即3轴加速度计,在过去一年中不断发展。模拟输出运动传感器就像飞思卡尔半导体的MMA7361LC加速度计可提供有关用户移动的连续信息,例如加速度,并仍用于控制台配件。然而,具有嵌入式功能的更智能的设备正在侵入便携式和移动电子设备空间。自动采样率,中断控制,脉冲和振动检测,低功耗,数字接口和高精度与14位像飞思卡尔的MMA8451Q加速度计是嵌入式功能的主要。这种类型的部件可以实现非常精确的手势识别,而不会损失功耗。由于这些新功能,通过反映手势的复杂性提供新颖用户体验的新游戏开始出现。


尽管在便携式设备和游戏机配件中使用传感器的游戏已大量采用,但游戏传感器的关联仍然存在仍处于早期阶段。传感器正在增加新的维度,正在开启创新领域。例如,飞思卡尔利用其医疗专业知识使其适应基于“情绪感知”的新游戏。该平台使用标准控制台游戏控制器,实现电容式触摸,湿度,加速度计和压力等传感器。每个传感器的数据通过32位MCU处理,并使用基于神经科学理论和实验开发的特定软件:心率,出汗,肌肉收缩和态度反映了一个人的情绪。通过实时分析这些参数,游戏可以通过现实生活互动反映玩家的情绪。所展示的游戏之一是狙击手射击游戏,其中射击变得更加困难,这取决于所检测到的玩家的情绪:例如,如果玩家感到不安则具有较不稳定的目标或者如果玩家正在出汗则具有较低的可见性。这种类型的互动使得任何游戏都更有趣,因为每个会话都适合于玩家并且更准确地反映玩家的内心感受。


这意味着游戏可能性的数量与传感元件的数量成指数比例; 而且还有创建新游戏的复杂性。


因此,添加新型传感器并结合其数据输入的预处理和融合是当前新应用的挑战。通过预测客户的挑战,飞思卡尔开发了一种新概念,将微控制器与运动传感器结合在同一封装中(飞思卡尔的MMA9550L运动传感器平台是新Xtrinsic的一部分)™家族)。该运动传感器平台不仅向主应用处理器提供运动传感器的提取和预处理数据,还可以将来自外部传感器的数据融合并进行融合。因此,诸如校准,数据过滤和特定应用数据之类的特定传感器复杂性被移动到该本地MCU,并且仅向开发者提供所需数据以便于实现。对高级编程功能的调用可以是开发人员使用这种新产品概念访问他想要的数据的最终方式。


图1显示了指点设备应用程序(充当空中鼠标)的简单示例。标准解决方案使用3轴加速度计和3轴磁力计,如MAG3110,它需要两个不同的数字接口连接到另一个单片机或应用处理器。的磁力计校准(软铁和硬铁)具有由外部处理资源进行管理; 使用加速度计信息的倾斜补偿也必须进行处理。因此,需要校准和处理3360bit / s的原始数据(假设每个传感器的采样数据速率为60 Hz)。使用飞思卡尔的MMA9550L,3轴加速度计可以通过为外部传感器增加处理能力和接口来代替; 它也有相同的房地产大小:3乘3毫米。因此,仍然使用60 Hz的假定数据速率,可以在本地处理磁力计校准和倾斜补偿,这仅由640 bit / s的数据产生。提供的数据可以由游戏开发者直接使用。超越数据处理的这一增益,反过来又节省了功耗; 由于通过避免同步问题和任务调度,在数据处理时间节省的基础上减少了延迟,因此实时反应性也得到极大改善。

图1:带有3轴磁力计(MAG3110)的MMA9550L,用于完整的3D ecompass应用

通过扩展,使用无线连接的传感器是通往无线传感器网络WSN)可视化现实世界并通过虚拟现实可视化的新一代游戏的途径。处理来自传感器的所有数据的瓶颈可以通过使用MMA9550L等智能传感器来解决,由于本地处理将大大减少主应用处理器的CPU使用率和数据加载。通过不同类型的传感器(如相机,加速度计,电容式触摸和陀螺仪)重新创造某种现实,不仅仅是为图像添加第三维,因为它可以解释现实。因此,玩家将能够进入“情境互动”的时代,其将富有创新游戏,因为与现实世界的交互可以由玩家而不是试图适应游戏的玩家控制。


图2中显示了特殊无线游戏手柄中更丰富的传感器上下文的图示。在传输之前处理传感器数据对于实时处理和实现功耗,通信和计算的最佳权衡是重要的。高精度加速度计与处理的组合还允许在未检测到活动时将采样率从1 Hz调整到用户活动达到最大时的几千赫兹数据采样。

图2:特殊无线游戏手柄中更丰富的传感器上下文示例

随着传感器的广泛采用,游戏正在通过用户友好的互动传播到更广泛的人群。添加更多传感器意味着以指数方式增加可能的游戏类型并解锁诸如“情感感知”概念之类的创新。然而,未来是传感器网络支持的上下文交互,允许游戏玩家通过新的交互来控制某个现实。

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