Die Entwicklung von Kinect und die wahre Bedeutung von Microsoft Research
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Das Kinect Microsoft wichtig ist, ist fast eine Binsenweisheit. Das Aufnahmegerät von Redmond geht weit über eine einfache Methode zur Steuerung ihrer Videospielkonsole hinaus und ist zu einem wichtigen Element ihrer Strategie und einer Referenz für viele ihrer Produkte geworden. Aber es ist auch ein greifbares Beispiel dafür, was aus der Kombination einer Unternehmensabteilung mit dem Ideenlabor von Microsoft Research entstehen kann.
Die erste Kinect war bereits ein Beispiel dafür. Drei Jahre später ist es dieselbe Vereinigung, die es dem Gerät ermöglicht hat, sich an ungeahnte Grenzen zu entwickeln, um die Veröffentlichung von Xbox One zu begleiten.In all seinen Abschnitten stellt Kinect 2.0 eine deutliche Verbesserung gegenüber seinem Vorgänger dar und während dieser Woche hat Microsoft die Gelegenheit genutzt, um zu erklären, wie es Teil des Gadget-Entwicklungsprozesses war das auf dem Weg ist, ein elementarer Baustein in der Interaktion zwischen Mensch und Maschine zu werden.
Kinect 1.0
Als Microsoft Project Natal auf der E3 im Juni 2009 vorstellte, sahen viele darin eine einfache Antwort aus Redmond auf den unbestrittenen Erfolg, den Nintendo mit der Wii und ihrem Steuerungssystem einfuhr. Aber unter diesem Projekt mit dem Namen einer brasilianischen Stadt verbarg sich die Kinect, ein Gerät, das sich als ein unbestreitbarer Bestseller herausstellte und im Laufe der Zeit viel geworden ist mehr als erwartet.
Obwohl die Technologie hinter dem ersten Kinect aus den Softwareentwicklungen des Rare-Studios und der Bilderfassungstechnologie des israelischen Unternehmens PrimeSense entstanden ist, wird es die Kombination aus sein das Xbox-Team mit den Untersuchungen von Microsoft Research, die es ermöglichen, den Markt zu erreichen
Das stabförmige Gerät nutzte einen Infrarotprojektor und eine Kamera, die die Szene scannten und die Informationen an einen Mikrochip schickten, der speziell darauf ausgelegt war, die Bewegung von Objekten und Personen dreidimensional zu erfassen. Zu ihnen gesellte sich eine Reihe von Mikrofonen, die in der Lage waren, die Stimme des Benutzers zu erkennen. All diese Elemente zusammen ermöglichten die 3D-Bewegungserfassung zusammen mit Gesichts-, Gesten- und Spracherkennung.
Für eine solche Aufgabe waren die Kinect-Spezifikationen nichts Besonderes. Die Kamera hatte eine VGA-Auflösung und wurde standardmäßig mit 640 x 480 betrieben, obwohl sie auf Kosten einer niedrigeren Bildwiederholfrequenz mit 1280 x 1024 Pixeln arbeiten konnte. Der enth altene Mikrochip erledigte nur einen Teil der Verarbeitung der Informationen und überließ einen guten Teil der Aufgabe der Konsole selbst.
Einer der Schlüssel zum gesamten System lag in der Software, die von Microsoft entwickelt wurde, um alle von den Kinect-Sensoren gesammelten Informationen zu interpretieren.Hier spielte und spielt Microsoft Research eine wichtige Rolle, untersuchte die unterschiedlichsten Anwendungen für Kinect und arbeitete an dem SDK mit, das Microsoft seit 2011 online zur Verfügung stellt damit jeder Entwickler es in seine Produkte oder Dienste integriert.
Kinect 2.0
Der große Unterschied zwischen der neuen Kinect und ihrem Vorgänger liegt in der neuen Hauptkamera. Die zweite Generation des Bewegungserfassungsgeräts enthält eine hochauflösende Time-of-Flight (TOF)-Kamera, mit der die kommende Xbox One Kinect mehr Details erfassen kann hohe Präzision und höhere Auflösung. Mit dem neuen Tiefenmodus dieser TOF-Kamera können Sie eine Szene mit dreimal höherer Genauigkeit reproduzieren als mit der ersten Kinect.
Dies ist nicht der einzige Vorteil bei der Verwendung dieses Kameratyps.Damit wird auch ein um 60 % größeres Sichtfeld erreicht, wodurch ein größerer Raum erfasst werden kann und mehr Personen gleichzeitig und in kürzerer Entfernung zum Gerät erfasst werden können. Mit der neuen Konsole können bis zu 6 Personen auf der Bühne auftreten und alle ihre Bewegungen erkennen und unterscheiden. Es ist ein bedeutender Fortschritt gegenüber seinem Vorgänger, der nur die Bewegung von 2 aufzeichnen konnte.
Die zweite große Veränderung in der neuen Kinect-Generation kommt von der Hand des neuen Infrarotsensors, der es schafft, Objekte und Personen zu erkennen bei sehr schlechten Lichtverhältnissen. Der Sensor ist jetzt so leistungsfähig, dass er Gegenstände in einem völlig dunklen Raum identifizieren kann. Die Präzision ist so hoch, dass es Personen erkennen und Körper registrieren kann, auch ohne Licht, das für das menschliche Auge sichtbar ist. Bei schwachem Licht erkennt es die Handh altung aus bis zu vier Metern Entfernung und unterscheidet jeden Finger präzise.
Kinect 2.0 unterscheidet das komplette Skelett des Benutzers, die Ausrichtung seiner Gliedmaßen, die Körpermuskeln und sogar den Schlag seines Herzens.
Die Kombination der neuen Elemente ermöglicht es, nicht nur die Silhouette des Benutzers zu erfassen, sondern auch sein komplettes Skelett, die Ausrichtung seiner Gliedmaßen, die Körpermuskulatur mit der Kraft- und Gewichtsverteilung zu unterscheiden auf sie ausgeübt, und sogar der Herzschlag. Die Gesichtserkennung wurde ebenfalls stark verbessert, erkennt selbst kleinste Details und Gesten und ermöglicht eine präzisere Identifizierung. Um sich ein Bild davon zu machen, was das alles bedeutet, schauen Sie sich einfach das folgende Video an.
All diese neue Technologie hat auch eine Verbesserung im Kinect-Prozessor, der es ihm ermöglicht, mit der riesigen Menge an Informationen fertig zu werden, die alle neuen Sensoren erh alten. Bis zu 2 Gigabit Daten pro Sekunde werden vom Gerät erfasst, um die Umgebung zu lesenAll diese Informationen müssen schnell verarbeitet und interpretiert werden, und dazu war eine offensichtliche Verbesserung der Maschinenspezifikationen erforderlich.
Aber das Auswechseln der Komponenten war nicht genug. Der leistungsstarke Scanner, zu dem Kinect geworden ist, erfordert Software, die in der Lage ist, alles zu interpretieren, was er sieht, und dafür war es notwendig, eine wichtige Weiterentwicklung des Codes durchzuführen, der ihn ausführt. Hier ist die Erfahrung und das Wissen von Microsoft Research wichtiger denn je, um dem Xbox-Team bei Problemen zu helfen und rechtzeitig die richtigen Lösungen bereitzustellen. schnell und effizient. Kinect 2.0 wurde somit zum Produkt einer Zusammenarbeit, deren Geschichte das Potenzial aufzeigt, das Microsoft in seinem Ideenlabor verbirgt.
Der Evolutionsprozess
The Evolution of Kinect ist die Geschichte, wie ein Team von Ingenieuren versuchte, eine TOF-Kamera auf die Xbox One zu bringen.Diese Arten von Kameras senden Lichtsignale aus, die von Objekten reflektiert und durch Messen der Zeit, die zum Zurücklegen der Entfernung benötigt wird, zurückgesammelt werden. Damit sie richtig funktionieren und Reflexionen von Objekten in einem Raum und ihrer Umgebung unterscheiden können, ist eine Genauigkeit von bis zu 1/10 Milliarde Sekunden erforderlich. Eine solche Genauigkeit ist die einzige Möglichkeit, genügend Informationen bereitzustellen, um die Formen und Konturen von Objekten angemessen berechnen zu können.
Klingt kompliziert, und das Problem ist, dass das Erreichen dieser Werte mit einem Verbraucherprodukt so schwierig ist, wie es scheint. Während des Entwicklungsprozesses der neuen Kinect waren allerlei Probleme zu bewältigen, die in begrenzter Zeit gelöst werden mussten. Kinect 2.0 sollte bereit sein, die für Ende 2013 geplante Veröffentlichung von Xbox One zu begleiten.
Unter diesen Umständen hat Microsoft ein Ass im Ärmel: Microsoft Research, Ihre IdeenschmiedeDas Team hinter Kinect nutzte das umfangreiche Wissen und die technische Erfahrung der Microsoft Research-Mitglieder, um die verschiedenen Probleme zu lösen, die mit der neuen, in das Gerät integrierten Technologie auftauchten. Hier begannen die jahrelangen Investitionen in Forschung und Entwicklung dank der Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Abteilungen des Unternehmens Früchte zu tragen.
Die Herausforderung war nicht einfach. Das Unterscheiden von Vordergrundobjekten vom Hintergrund und das Minimieren von Kameraunschärfe ist eine entmutigende Aufgabe. Zunächst mussten kleine Objekte in allen möglichen Szenarien und bei allen möglichen Lichtverhältnissen genau vermessen werden. Es musste gearbeitet werden, bis es möglich war, die Finger der Hände zu unterscheiden, um zu verhindern, dass sie mit der Umgebung verwechselt werden. Als Ergebnis dieser Arbeit ist die neue Kinect in der Lage, Objekte bis zu einer Größe von 2,5 Zentimetern zu erkennen, im Vergleich zu den 7,5 Zentimetern ihres Vorgängers. Das Problem mit der Unschärfe erforderte etwas mehr Arbeit und Softwareoptimierung, aber im Laufe der Zeit konnten die Microsoft-Ingenieure die Bewegungsunschärfe von 65 Millisekunden beim ursprünglichen Kinect auf 14 Millisekunden beim Nachfolger reduzieren.
All diese Aufgaben erfordern die Verarbeitung einer riesigen Menge an Informationen. Die von Kinect-Kameras erfassten Daten werden pro Pixel erfasst, was bedeutet, dass jeder der 220.000 Pixel, die vom Kinect-Sensor unterstützt werden, Daten unabhängig sammeltDazu müssen wir noch viel mehr Informationen hinzufügen, die von den übrigen Sensoren gesammelt werden. Das komplizierte Problem besteht darin, all diese Informationen zu identifizieren und zu interpretieren, die Elemente und die Tiefe, in der sie gefunden werden, zu trennen und das Rauschen aus dem Bild zu entfernen.
Mit Kinect muss Xbox One 6,5 Millionen Pixel pro Sekunde verarbeiten
"Xbox One muss 6,5 Millionen Pixel pro Sekunde verarbeiten, und nur ein kleiner Teil der Rechenleistung der Konsole kann der Aufgabe gewidmet werden, die Informationen zu interpretieren, da die meiste Leistung für Spiele reserviert werden muss, skelettartig Tracking oder Gesichts- oder Audioerkennung. Pro Pixel war nur sehr wenig Berechnung erforderlich, was eine Bereinigung erforderlich machte>Ohne die unschätzbare Hilfe von Microsoft Research hätte das Kinect-Team sein Ziel nie rechtzeitig erreicht"
Die effektive Bedeutung von Microsoft Research
Die gemeinsame Arbeit des Kinect-Teams mit den Leuten von Microsoft Research war keine rein beratende Beziehung. Microsoft-Forscher übernahmen einen Großteil der Arbeit und bauten eine ganze Infrastruktur und Software auf, um die Probleme zu lösen, die mit der Entwicklung des Geräts verbunden waren. Das Wissen der beiden Teams in ihren jeweiligen Bereichen ermöglichte es, schneller voranzukommen als getrennt.
Der Schlüssel war die Geschwindigkeit, mit der sie integriert wurden, und die Fähigkeit, Lösungen in kurzer Zeit bereitzustellen. Aber all diese Arbeit beschränkt sich nicht darauf, ein Produkt zum Verkauf anzubieten. Der zusätzliche Bonus besteht darin, dass die von Redmond-Ingenieuren vorgenommenen Fortschritte Entwicklern zur Verfügung stehen, wodurch mehr Ansichtsmodi für die Arbeit mit und viel sauberere Daten ermöglicht werden.
Kinect offenbart all das Potenzial, das Microsoft als Unternehmen verbirgt und das freigelegt wird, wenn seine Abteilungen integriert arbeiten.Mehrere Forscher von Microsoft Research waren an der Entwicklung von Kinect 2.0 aktiv und arbeiteten an einem Projekt, das unmittelbare Auswirkungen auf den Markt haben wird. Für diejenigen von uns, die eine stärkere Beteiligung von Microsoft Research an Redmond-Produkten gefordert haben, sind dies gute Neuigkeiten.
Kinect ist auch der greifbare Beweis dafür, dass Microsoft Research viel mehr ist als ein Ideenlabor, es ein grundlegendes Kapital für die Zukunft von Microsoft ist .
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