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

在過去幾年中，由電子設備支持的游戲已經(jīng)從一個利基市場擴展到包括從幼兒到老年人的年齡類別。游戲采用激增的一個推動因素是直觀的用戶界面，Wii™和手機或MP3播放器上的動作游戲都使用了這種界面。通過手勢動作的直觀性是可能的，因為傳感器等加速計和陀螺儀，它使用微機電系統(tǒng)（MEMS在一個封裝）技術與模擬混合信號芯片。它們受益于低功耗，小型房地產(chǎn)，易于實施和低單位價格。

利用適當?shù)能浖�將不同傳感器（如加速度計，陀螺儀，ecompasses和高度計）聚合在一起，可以開發(fā)先進的游戲，例如駕駛無人機或與機器人交互。然而，在便攜式設備上玩的絕大多數(shù)游戲僅使用一個或兩個傳感器：通常是加速度計和電容式觸摸傳感器。最終用戶的采用率非常高，以至于人們在體驗游戲時會觸摸屏幕或搖動新的便攜式設備。這類游戲的成功基于傳感器所允許的簡單控制。此外，這些游戲中使用的主傳感器，即3軸加速度計，在過去一年中不斷發(fā)展。模擬輸出運動傳感器就像飛思卡爾半導體的MMA7361LC加速度計可提供有關用戶移動的連續(xù)信息，例如加速度，并仍用于控制臺配件。然而，具有嵌入式功能的更智能的設備正在侵入便攜式和移動電子設備空間。自動采樣率，中斷控制，脈沖和振動檢測，低功耗，數(shù)字接口和高精度與14位像飛思卡爾的MMA8451Q加速度計是嵌入式功能的主要。這種類型的部件可以實現(xiàn)非常精確的手勢識別，而不會損失功耗。由于這些新功能，通過反映手勢的復雜性提供新穎用戶體驗的新游戲開始出現(xiàn)。

盡管在便攜式設備和游戲機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，正在開啟創(chuàng)新領域。例如，飛思卡爾利用其醫(yī)療專業(yè)知識使其適應基于“情緒感知”的新游戲。該平臺使用標準控制臺游戲控制器，實現(xiàn)電容式觸摸，濕度，加速度計和壓力等傳感器。每個傳感器的數(shù)據(jù)通過32位MCU處理，并使用基于神經(jīng)科學理論和實驗開發(fā)的特定軟件：心率，出汗，肌肉收縮和態(tài)度反映了一個人的情緒。通過實時分析這些參數(shù)，游戲可以通過現(xiàn)實生活互動反映玩家的情緒。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)定的目標或者如果玩家正在出汗則具有較低的可見性。這種類型的互動使得任何游戲都更有趣，因為每個會話都適合于玩家并且更準確地反映玩家的內(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)建新游戲的復雜性。

因此，添加新型傳感器并結合其數(shù)據(jù)輸入的預處理和融合是當前新應用的挑戰(zhàn)。通過預測客戶的挑戰(zhàn)，飛思卡爾開發(fā)了一種新概念，將微控制器與運動傳感器結合在同一封裝中（飛思卡爾的MMA9550L運動傳感器平臺是新Xtrinsic的一部分）™家族）。該運動傳感器平臺不僅向主應用處理器提供運動傳感器的提取和預處理數(shù)據(jù)，還可以將來自外部傳感器的數(shù)據(jù)融合并進行融合。因此，諸如校準，數(shù)據(jù)過濾和特定應用數(shù)據(jù)之類的特定傳感器復雜性被移動到該本地MCU，并且僅向開發(fā)者提供所需數(shù)據(jù)以便于實現(xiàn)。對高級編程功能的調用可以是開發(fā)人員使用這種新產(chǎn)品概念訪問他想要的數(shù)據(jù)的最終方式。

圖1顯示了指點設備應用程序（充當空中鼠標）的簡單示例。標準解決方案使用3軸加速度計和3軸磁力計，如MAG3110，它需要兩個不同的數(shù)字接口連接到另一個單片機或應用處理器。的磁力計校準（軟鐵和硬鐵）具有由外部處理資源進行管理; 使用加速度計信息的傾斜補償也必須進行處理。因此，需要校準和處理3360bit / s的原始數(shù)據(jù)（假設每個傳感器的采樣數(shù)據(jù)速率為60 Hz）。使用飛思卡爾的MMA9550L，3軸加速度計可以通過為外部傳感器增加處理能力和接口來代替; 它也有相同的房地產(chǎn)大�。�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校準和傾斜補償，這僅由640 bit / s的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。提供的數(shù)據(jù)可以由游戲開發(fā)者直接使用。超越數(shù)據(jù)處理的這一增益，反過來又節(jié)省了功耗; 由于通過避免同步問題和任務調度，在數(shù)據(jù)處理時間節(jié)省的基礎上減少了延遲，因此實時反應性也得到極大改善。

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

通過擴展，使用無線連接的傳感器是通往無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）可視化現(xiàn)實世界并通過虛擬現(xiàn)實可視化的新一代游戲的途徑。處理來自傳感器的所有數(shù)據(jù)的瓶頸可以通過使用MMA9550L等智能傳感器來解決，由于本地處理將大大減少主應用處理器的CPU使用率和數(shù)據(jù)加載。通過不同類型的傳感器（如相機，加速度計，電容式觸摸和陀螺儀）重新創(chuàng)造某種現(xiàn)實，不僅僅是為圖像添加第三維，因為它可以解釋現(xiàn)實。因此，玩家將能夠進入“情境互動”的時代，其將富有創(chuàng)新游戲，因為與現(xiàn)實世界的交互可以由玩家而不是試圖適應游戲的玩家控制。

圖2中顯示了特殊無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)對于實時處理和實現(xiàn)功耗，通信和計算的最佳權衡是重要的。高精度加速度計與處理的組合還允許在未檢測到活動時將采樣率從1 Hz調整到用戶活動達到最大時的幾千赫茲數(shù)據(jù)采樣。

圖2：特殊無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，游戲正在通過用戶友好的互動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型并解鎖諸如“情感感知”概念之類的創(chuàng)新。然而，未來是傳感器網(wǎng)絡支持的上下文交互，允許游戲玩家通過新的交互來控制某個現(xiàn)實。

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