หลักการทำงานและการประยุกต์ใช้งานของไคเนค(Kinect)


หลักการทำงานและการประยุกต์ใช้งานของไคเนค(Kinect)

Kinect: The a applicable of game motion console

บทคัดย่อ

เนื่องจากปัจจุบันมีการแข่งขันกันด้านเทคโนโลยีความบันเทิงเป็นอย่างมาก เพื่อตอบสนองต่อความพึงพอใจของผู้ใช้งาน เทคโนโลยีการสร้างความสมจริงในการเล่นเกม หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า เทคโนโลยีโมชั่นคอนโทลเลอร์(Motion controller) สามารถแบ่งตามการใช้งานของอุปกรณ์ได้ 3 ประเภท ดังนี้ 1.ไคเนค (Kinect) 2.วีรีโมท (Wii Remote) และ 3. เพลย์สเตชันมูพ (PlayStation®Move) ในที่นี้จะกล่าวถึงรายละเอียดของการทำงานและการประยุกต์ใช้ไคเนค (Kinect) ซึ่งเป็นอุปกรณ์เสริมของเครื่องเล่นเกมเอกซ์บ็อก (Xbox) ที่ถูกผลิตมาเพื่อเพิ่มความสมจริงและความสนุกสนานในการเล่นเกม โดยใช้เทคโนโลยีที่วิจัยและพัฒนาร่วมกับไพรม์เซนเซอร์ (PrimeSensor) เป็นตัวขับเคลื่อน ภายใน Kinect ประกอบด้วย อุปกรณ์ฉายแสงอินฟาเรด (Infrared) กล้องวัดความลึกของภาพ (Dept Camera) กล้องวีดีโอ (Video Camera) ไมโครโฟน และเซนเซอร์ (Sensor) ประมวลผล และทำการแปลงสัญญาณออกมา นอกจากนี้ยังสามารภนำไปพัฒนาใช้กับอุปกรณ์อื่นเช่นคอมพิวเตอร์ซึ่งถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีความทันสมัยเหมาะกับโลกเทคโนโลยีในปัจจุบัน

คำสำคัญ โมชั่นคอนโทลเลอร์, ไคเนค, วีรีโมท, เพลย์สเตชันมูพ

1. บทนำ

เทคโนโลยีการเพิ่มความสมจริงในการเล่นเกม หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า เทคโนโลยี Motion controller สามารถแบ่งตามการใช้งานของอุปกรณ์ได้ 3 ประเภท ดังนี้         1. ไคเนค (Kinect) ที่ใช้งานร่วมกับเครื่องเล่นเกมเอกซ์บ๊อก (Xbox) 2. วีรีโมท (Wii Remote) ที่ใช้งานกับเครื่องเล่นเกมวี (Wii)[1] และ 3. เพลย์สเตชันมูพ (PlayStation®Move) ที่ใช้งานกับเครื่องเล่นเกมเพลย์สเตชันทรี (PlayStation3)[2] ซึ่งอุปกรณ์ทั้ง 3 ประเภทนี้มีหลักการทำงานที่แตกต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นด้านเทคโนโลยีที่ใช้ในการตรวจจับความเคลื่อนไหว ประสิทธิภาพการตรวจจับความเคลื่อนไหว ข้อจำกัดด้านการใช้งาน ความเหมาะสมกับการเล่นเกมในแต่ละประเภท Kinect Wii Remote และ PlayStation®Move เป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นมาสำหรับให้ความรู้สึกสมจริงในการเล่นเกมเป็นหลัก โดยผู้ผลิตอุปกรณ์ทั้ง 3 ประเภทจะนำเสนอจุดเด่นของอุปกรณ์ที่ตนเองผลิตเพื่อเป็นการดึงดูดความสนใจจากลูกค้าผู้เล่นเกม เริ่มจาก เทคโนโลยีด้านWii Remote ของผู้ผลิตเครื่องเล่นเกมนินเทนโด (Nintendo) ซึ่งเป็นผู้ที่ผลิตออกมาเป็นรายแรกในช่วงเดือนพฤศจิกายน พ.ศ.2549 ทำให้ผู้เล่นสามารถออกท่าทางในการเล่นเกมได้ โดยแสงอินฟาเรดจับการเคลื่อนไหวของ Wii Remote ที่ผู้เล่นควบคุมอยู่ [1] หลังจากนั้นประมาณ 4 ปี ในช่วงปลายปี พ.ศ.2554 บริษัทไมโครซอฟต์ผู้ผลิต Xbox ก็ได้วางจำหน่ายอุปกรณ์ Kinect ซึ่งแตกต่างกับ Wii Remote คือ Kinect สามารถใช้ระบบกล้องอินฟาเรด ตรวจจับการเคลื่อนไหวได้ทั้งร่างกายซึ่งถือเป็นการเล่นเกมที่ให้ความสมจริงมากขึ้น จากการเพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผลข้อมูลของเทคโนโลยี Kinect[3] ส่วนบริษัทโซนี่(Sony) ก็ได้ผลิต PlayStation®Move ออกวางจำหน่ายเช่นกัน เพื่อเป็นการสร้างจุดเด่นให้กับเครื่อง PlayStation 3 อุปกรณ์ดังกล่าวใช้เทคโนโลยีด้านการเปล่งแสงของไดโอด สีของไดโอดขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่ผู้เล่นอยู่ โดย PlayStation3 จะมีระบบไดนามิกในการแยกสีต่างๆออกจากฉากหลังทำให้ปรากฎภาพเคลื่อนไหวที่มีมิติมากขึ้น[4]

2. นิยามของ Kinect

Kinect เป็นอุปกรณ์เสริมของเครื่องเล่นเกม Xbox ที่ถูกผลิตมาเพื่อเพิ่มความสมจริงและความสนุกสนานในการเล่นเกม โดยใช้เทคโนโลยีที่วิจัยและพัฒนาร่วมกับ PrimeSensor เป็นตัวขับเคลื่อน การพัฒนา Kinect ในช่วงแรกนั้น ทางไมโครซอฟต์ซึ่งเป็นผู้ผลิตได้ใช้ชื่ออย่างไม่เป็นทางการว่าโปรเจคนาทาล (Project Natal) จนกระทั่งเปลี่ยนมาใช้ชื่อ Kinect ซึ่งมาจากคำว่าไคเนติก (Kinetic) รวมกับคำว่าคอนเนค (Connect)

การทำงานของ Kinect สำหรับผู้เล่นนั้นไม่มีอะไรซับซ้อน โดยอุปกรณ์ Kinect จะประกอบด้วยกล้องรับภาพและไมโครโฟนรับเสียง เมื่อ Kinect ทำงานนั้นก็จะรับภาพการเคลื่อนไหวของผู้เล่นจากกล้องเข้าสู่ชิปประมวลและทำการแปลงสัญญาณออกมา ดังนั้นแนวคิดของ Kinect ก็คือตัวผู้เล่นจะต้องเป็นจอยคอนโทลเลอร์(Joy Controller) เอง ฉะนั้นเกมที่ใช้อุปกรณ์ Kinect เป็นเกมที่ต้องใช้ร่างกายของผู้เล่นทั้งหมดทุกเกม[5] เช่น เมื่อใช้กับเกมตีปิงปอง หากไม่มีตัว Kinect คอยจับลักษณะการเคลื่อนไหว ผู้เล่นก็ยังคงต้องบังคับการตีปิงปองของตัวละครในเกมด้วยจอยสติก (Joy Stick) อยู่ แต่เมื่อใช้ Kinect ผู้เล่นก็เพียงแค่ขยับร่างกายในลักณษะของการตีปิงปอง โดยไม่ต้องถือจอยสติก ซึ่งจะเพิ่มความรู้สึกสมจริง และมีส่วนร่วมกับการเล่นเกมมากขึ้น อุปกรณ์ Kinect และเครื่องเล่นเกม Xbox แสดงดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 อุปกรณ์ Kinect และเครื่องเล่นเกม Xbox[6]

2. ส่วนประกอบของ และการทำงานของ Kinect

ภายใน Kinect ประกอบด้วย อุปกรณ์ฉายแสงอินฟาเรด (Infrared) กล้องวัดความลึกของภาพ (Dept Camera) กล้องวีดีโอ (Video Camera) ไมโครโฟน และเซนเซอร์ (Sensor) ประมวลผล[7] มีการทำงานเริ่มจากการฉายแสง  อินฟาเรดออกจากตัว Kinect ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แสงที่ถูกฉายออกมาจะมีลักษณะเป็นจุดๆ ตามแนวตั้ง 480 จุด แนวนอน 640 จุด แต่ละจุดห่างกัน 3 มิลลิเมตร (ที่ระยะสองเมตรจากแหล่งกำเนิดแสง)[8,9,10] หลังจากนั้น กล้องวัดความลึกจะรับภาพระดับความสว่างของแสงอินฟาเรดที่ตกกระทบลงบนวัตถุ ส่งไปให้เซนเซอร์เพื่อทำการวัดความลึกตามแนวแกน Z (Axis-Z) ทำให้สามารถจำลองสภาพแวดล้อมเป็นสามมิติได้ หากความสว่างมีมากแสดงว่าวัตถุนั้นอยู่ใกล้ ในทางตรงกันข้ามหากมีความสว่างน้อยลงแสดงว่าวัตถุนั้นอยู่ไกลออกไป รายละเอียดของไดอะแกรม Kinect แสดงดังรูปที่ 2[11] นอกจากนี้ Kinect ยังทำการบันทึกใบหน้าของผู้เล่นและยังสามารถใช้เสียงในการควบคุมการใช้งานได้อีกด้วย

รูปที่ 2 แสดงไดอะแกรมของ kinect

เมื่อได้ระดับความลึกของภาพแล้ว ทำให้เซนเซอร์ของ Kinect สามารถแยกผู้เล่นออกจากสภาพแวดล้อมภายในห้องได้ เช่น ผนัง ที่นั่งเล่น หรือแม้แต่การจำแนกว่ามือของผู้เล่นอยู่ข้างหน้าหรือข้างหลัง ซึ่งมีประโยชน์มากในการวัดระดับความแรงของการตีลูกปิงปอง หากผู้เล่นกำลังเล่นเกมตีปิงปองอยู่ ส่วนกล้องวีดีโออีกหนึ่งชิ้นนั้นใช้สำหรับรับภาพผู้เล่นเข้าไปแสดงในเกม เช่น เกมเต้นที่ผู้เล่นสามารถเลือกได้ว่าจะให้แสดงตัวละครในเกมเป็นตัวผู้เองหรือเปล่า

ตารางที่ 1 แสดงรายละเอียดของ Kinect[12]

Property Spec
Field of View (Horizontal, Vertical, Diagonal) 58° H, 45° V, 70° D
Depth image size VGA (640×480)
Spatial x/y resolution (@ 2m distance from sensor) 3mm
Depth z resolution (@ 2m distance from sensor) 1cm
Maximum image throughput (frame rate) 60fps
Operation range 0.8m – 3.5m
Color image size UXGA (1600×1200)
Audio: built-in microphones Two microphones
Audio: digital inputs Four inputs
Data interface USB 2.0
Power supply USB 2.0
Power consumption 2.25W
Dimensions (Width x Height x Depth) 14cm x 3.5cm x 5cm
Operation environment (every lighting condition) Indoor
Operating temperature 0°C – 40°C

รูปที่ 3 แสดงภาพการฉาย Infrared[11]

3. การรับรู้การเคลื่อนไหวของผู้เล่น

Kinect มีระบบการรับรู้การเคลื่อนไหวของผู้เล่นอยู่ภายในเซนเซอร์เอง ซึ่งเป็นการนำเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์เข้ามาช่วย โดยจะมีการส่งข้อมูลการเคลื่อนไหวของผู้เล่นในลักษณะต่างๆเข้าไปเป็นจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นท่าทางการนั่ง ยืน การเอียงตัว การขว้างลูกบอล การหยิบสิ่งของ หรือแม้แต่กระทั่งการตวัดมือ ข้อมูลการเคลื่อนไหวเหล่านี้จะถูกประมวลเหลือเพียงการเคลื่อนไหวของโครงกระดูกซึ่ง Kinect จะวิเคราะห์ลักษณะการเคลื่อนไหวของข้อต่อแต่ละข้อรวมทั้งสิ้น 20 ข้อต่อ เพื่อนำไปวิเคราะห์อีกครั้งว่าขณะนี้ผู้เล่นกำลังแสดงท่าทางอะไรอยู่[13,14]

สิ่งที่ระบบการตรวจจับการเคลื่อนไหวผู้เล่นของ Kinect จากระบบอื่น คือ Kinect สามารถที่จะแยกแยะผู้เล่นออกจากสภาพแวดล้อมที่เป็นฉากหลังได้ดีกว่า เนื่องจาก Kinect มองภาพที่รับมาเป็นสามมิติ ไม่ใช่ระบบสองมิติ ซึ่งจะต้องใช้อัลกอริธึมอีกจำนวนมากในการแยกผู้เล่นออกจากฉากหลัง หรือยากต่อการวิเคราะห์ว่าสิ่งใดบ้างที่เคลื่อนไหวในฉากนั้น โดยส่วนใหญ่จะแสดงออกมาในรูปข้อต่อของร่างกายที่ตัวรับสัญญาณสามารถวิเคราะห์ได้ (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 แสดงข้อต่อที่ตัวรับสัญญญาณวิเคราะห์ได้[13]

4. การประยุกต์ใช้งาน

หลังจากที่ Kinect ออกวางจำหน่ายได้ไม่นานก็มีผู้ที่สนใจจำนวนมากนำไปพัฒนาใช้กับอุปกรณ์อื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับคอมพิวเตอร์ เนื่องจาก Kinect มีการเชื่อมต่อกับเครื่องเล่นเกมโดยให้ช่องต่อยูเอสบี (USB) ซึ่งสามารถนำมาใช้งานกับคอมพิวเตอร์ได้ทันที แต่ยังพบความยุ่งยากในการใช้งานอยู่บ้างเนื่องจาก ทางไมโครซอฟต์ไม่ได้จัดเตรียมซอฟต์แวร์เพื่อให้ Kinect สามารถใช้งานได้กับคอมพิวเตอร์ ทางกลุ่มผู้สนใจจึงต้องพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ทำให้สามารถใช้งานกับคอมพิวเตอร์ขึ้นมาเอง ซึ่งเป็นโอเพนซอส [15, 16]

ปัจจุบันได้มีตัวอย่างการใช้งานกับคอมพิวเตอร์ออกมาบ้างแล้ว เช่น ใช้ในการโปรแกรมดูรูปภาพจะมีการเลื่อนภาพโดยใช้มือปัดไปมา ใช้ย่อขยายภาพโดยการหมุนมือไปในทิศทางที่ตามเข็มและทวนเข็มนาฬิกา[17] หรือมีการนำมาใช้งานกับการสร้างการ์ตูนอนิเมชั่นที่ใช้ Kinect เป็น โมชั่นเซนเซอร์ (Motion sensor) ตรวจจับการเคลื่อนไหวของผู้แสดง นอกจากนี้ Kinect ยังสามารถใช้เป็นวีดีโอสนทนา โดยที่ผู้เล่นสามารถ สนทนากับผู้เล่นคนอื่นๆหรือเพื่อนที่อยู่บน Xbox หรือ Window Live และจุดเด่นอีกอย่างหนึ่งก็คือผู้เล่นสามารถทำกิจกรรมร่วมกันกับผู้เล่นคนอื่นๆ ในขณะที่สนทนากัน เช่น สามารถดูหนัง ร่วมกันในขณะที่วิจารณ์เกี่ยวกับหนังเรื่องนั้นผ่าน วีดีโอสนทนา บน Xbox โดยใช้ Kinect เป็นตัวจับภาพและเสียงของแต่ละบุคคล

5. บทสรุป

Kinect เป็นอุปกรณ์เสริมของเครื่องเล่นเกม Xbox ที่ถูกผลิตมาเพื่อเพิ่มความสมจริงและความสนุกสนานในการเล่นเกม โดยใช้เทคโนโลยีที่วิจัยและพัฒนาร่วมกับ PrimeSensor เป็นตัวขับเคลื่อน โดยมีอุปกรณ์ฉายแสง  อินฟาเรด กล้องวัดความลึกของภาพ กล้องวีดีโอ ไมโครโฟน และตัวรับสัญญาน ประมวลผลออกมาเป็นภาพเพื่อนำไปวิเคราะห์อีกครั้งว่าขณะนี้ผู้เล่นกำลังแสดงท่าทางใดอยู่ นอกจากนี้ยังสามารภนำไปพัฒนาใช้กับอุปกรณ์อื่นเช่นคอมพิวเตอร์ ใช้ในโปรแกรมดูรูปซึ่งภาพจะมีการเลื่อนภาพโดยใช้มือปัดไปมา ใช้ย่อขยายภาพโดยการหมุนมือไปในทิศทางที่ตามเข็มและทวนเข็มนาฬิกา หรือมีการนำมาใช้งานกับการสร้างการ์ตูนอนิเมชั่น และที่สำคัญ Kinect ยังสามารถใช้เป็นวีดีโอสนทนา โดยที่ผู้เล่นสามารถสนทนากับผู้เล่นคนอื่นๆหรือเพื่อนที่อยู่บน Xbox หรือ Window Live ซึ่งถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีความทันสมัยเหมาะกับโลกเทคโนโลยีในปัจจุบัน

เอกสารอ้างอิง

[1] Wii Remote. 2552. ค้นเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2554, จาก http://en.wikipedia.org/wiki/Wii_Remote

[2] PlayStation®Moveคืออะไร. 2553. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://asia.playstation.com/move/th/

[3] Xbox 360 250GB Console with Kinect. 2553. ค้นเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2554, จาก http://www.xbox.com

[4] MOVE INTO THE ACTION™. 2553. ค้นเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2554, จากhttp://us.playstation.com/ps3/playstation-move/

[5] Kinectคืออะไร แล้วมันทำงานยังไง. 2554. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จากhttp://www.techz500.com/?p=121

[6] Xbox & Kinect News: The Future of Gaming and Entertainment: Image Gallery. 2553. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://www.microsoft.com/presspass/presskits/xbox/

[7] กองบรรณาธิการเว็บไซต์ ARiP.co.th. 2553. เจาะลึกการทำงาน Xbox 360 Kinect. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://www.arip.co.th/news.php?id=411497

[8] Kinect. 2553. ค้นเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2554, จาก http://en.wikipedia.org/wiki/Kinect

[9] Stephanie Crawford. 2554. How Microsoft Kinect Works. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554 , จาก http://electronics.howstuffworks.com/microsoft-kinect2.htm

[10] Kinect with nightshot. 2553. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://www.youtube.com/watch?v=nvvQJxgykcU&feature=related

[11] Kinect – 3D Motion sensor กำลังมาแล้วครับ. 2554. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://www.ayarafun.com/2010/11/what-is-kinect

[12] Method of operation. 2554. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://www.primesense.com/?p=514

[13] Kinect : How You Become the Controller. 2553. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://123kinect.com/kinect-forums/Thread-Kinect-How-You-Become-the-Controller

[14] [Anandtech.com] Kinect Sensor Review. 2553. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จากhttp://123kinect.com/kinect-forums/Thread-Anandtech-com-Kinect-Sensor-Review

[15] What is Kinect. 2553. ค้นเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2554, จาก http://www.adafruit.com/blog/2010/11/04/the-open-kinect-project-the-ok-prize-get-1000-bounty-for-kinect-for-xbox-360-open-source-drivers/

[16] วิธีติดตั้ง Kinect สำหรับ Windows 7 ด้วย Openkinect for Windows (LIBUSB) Driver Development. 2553. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://naygo.blogspot.com/2010/12/kinect-windows.html

[17] Hacked Kinect used as a multi-touch interface. 2553. ค้นเมื่อวันที่16 มกราคม 2554, จาก http://www.adafruit.com/blog/page/7/?s=kine&tgt=top

 

แก้ไข: download pdf kinect

About these ads

ติดป้ายกำกับ:

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

%d bloggers like this: