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麥克風(fēng)新玩法:更低成本的實現(xiàn)手勢識別

發(fā)布時間:2015-05-14 來源:電子工程 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】之前或許您已經(jīng)聽說過利用超聲波麥克風(fēng)進行手勢識別,但很多工程師可能還會認為這是停留在實驗室的項目,事實上,利用超聲波進行手勢識別的方案已經(jīng)相當(dāng)成熟,而且有其獨特的優(yōu)勢。這里小編為大家對比下超聲波麥克風(fēng)和目前主流傳感器的性能。
 
微手勢識別技術(shù)的走紅離不開一批成功的體感游戲設(shè)備,各大半導(dǎo)體廠商推出不同原理的手勢識別方案,其中應(yīng)用最為廣泛的是多在游戲設(shè)備中利用攝像頭實現(xiàn)計算機視覺,但其他方案例如紅外識別、電場識別、以及超聲波識別也在不斷推出新的產(chǎn)品與技術(shù)。
 
之前或許您已經(jīng)聽說過利用超聲波麥克風(fēng)進行手勢識別,但很多工程師可能還會認為這是停留在實驗室的項目,事實上,利用超聲波進行手勢識別的方案已經(jīng)相當(dāng)成熟,而且有其獨特的優(yōu)勢。
 
數(shù)字超聲麥克風(fēng)的出現(xiàn)
 
麥克風(fēng)錄音時是不分頻率的,只要有物體振動,它就可以把振動的頻率錄下,包括人耳聽不到的超聲波,所以理論上使用麥克風(fēng)進行超聲波識別是不需要再增加額外器件的,只要覆蓋到足夠的頻譜即可。
 
“模擬麥克風(fēng)也可以收到超聲波信號,而普通PDM數(shù)字麥克風(fēng)的量化噪聲在20~30KHz以后會變得非常高,超聲數(shù)字麥克風(fēng)則通過放大有用信號來提升信噪比,我們在這方面有很多IP。”樓氏電子AAS技術(shù)產(chǎn)品營銷高級經(jīng)理兼移動消費電子產(chǎn)品應(yīng)用負責(zé)人Oddy Khamharn指出,另外數(shù)字超聲麥克風(fēng)也顯著降低了功耗。
 
另外,超聲波麥克風(fēng)走向數(shù)字化還有一個因素驅(qū)動,那就是設(shè)備缺少足夠的模擬端口。一般手機或平板只有2個模擬端口,而像是要獲取足夠的精度需要使用8顆麥克風(fēng)的時候,就只能采用數(shù)字超聲麥克風(fēng)了,Khamharn補充道。
 
在數(shù)字超聲波麥克風(fēng)出現(xiàn)后,由于對環(huán)境光線沒要求(黑暗中也能精準(zhǔn)感測)、很容易測得距離/景深等特殊性能,有先見的系統(tǒng)公司紛紛采用該技術(shù)實現(xiàn)一些特有的手勢識別、距離感應(yīng)等應(yīng)用。Khamharn指出超聲波的方案性能相對更穩(wěn)定且成本更低,特地為大家對比了超聲波麥克風(fēng)和目前主流傳感器的性能對比,如表一所示。
“多個超聲波麥克風(fēng)組合還可以實現(xiàn)更好的精度。”Khamharn表示。例如,我們已經(jīng)看到有的應(yīng)用使用了七顆麥克風(fēng)——5顆實現(xiàn)手勢識別,而另2顆則提供給音頻用。
 
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麥克風(fēng)新玩法:更低成本的實現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用
 
事實上,在不同應(yīng)用環(huán)境中,超聲波麥克風(fēng)可是實現(xiàn)通過上述獨特的特性帶來意想不到的創(chuàng)新應(yīng)用。樓氏的工作人員演示了一個Demo,筆記本內(nèi)置的麥克風(fēng)陣列能在三個維度準(zhǔn)確識別到手的位置,小球的位置和大小(手距離屏幕的距離不同則球大小不同)都會變化。就是這個簡單的原理,已被工程師用于多種應(yīng)用。
麥克風(fēng)
手機中:超聲波麥克風(fēng)可以取代紅外接近傳感器,這是最簡單的一個應(yīng)用。“設(shè)計者不僅可以少用一個器件,而且不需要再專門為紅外傳感器開個孔。”Khamharn表示,“這個孔在制造工藝上精度要求很高,也存在額外的成本。”
 
平板中:下圖為HP新推出的平板電腦,該平板配備Duet Pen手寫筆,通過筆尖上方的超聲波發(fā)射器以及內(nèi)置在平板中的多個麥克風(fēng)陣列追蹤手寫軌跡。這種方案比紅外線準(zhǔn)確,比觸摸材料方便。
平板中
無人機:已有歐洲及本土的無人機公司采用了超聲麥克風(fēng)來進行無人機定位及躲避樹木等障礙物,據(jù)稱在可靠性方面得到了突破。
 
或許利用超聲波來實現(xiàn)上述部分功能還沒有計算機視覺那么成熟,但是同時超聲波利用其獨特的方式為開發(fā)者打開另一扇創(chuàng)新的窗戶, Khamharn指出,已經(jīng)有處理器芯片廠商已有搭載支持樓氏超聲麥克風(fēng)算法的主芯片推出,我們相信這一舉措會更加推動該技術(shù)的普及。
 
在深圳舉辦的研討會更好的貼近深圳地區(qū)的客戶,“這里創(chuàng)新型的小公司特別多,而超聲麥克風(fēng)的方案給了他們更大的創(chuàng)意空間。”Khamharn表示。
 
附錄:數(shù)字超聲波麥克風(fēng)性能參數(shù)
 
樓氏電子的MEMS超聲波數(shù)字麥克風(fēng)SPH0641LU4H-1尺寸僅為3.50 x 2.65 x 0.98 mm,可通過多片組合的方式達到更好的精度。
 
產(chǎn)品特性:
 
支持超聲波頻率
 
高信號頻帶寬靈敏度高
 
業(yè)界最低功耗(僅為競爭對手的1/3)
 
單位面積內(nèi)最佳聲學(xué)表現(xiàn)
 
多工作模式(睡眠、低功耗、標(biāo)準(zhǔn)模式以及超聲波模式)
 
高信噪比
 
更簡單的系統(tǒng)集成以及更好的抗干擾能力
 
具體參數(shù):
 
超聲波頻率:高達80kHz
 
信噪比:64.3dB
 
功耗:低功耗模式下為235uA
 
尺寸:比同類產(chǎn)品低20%
 
靈敏度:-26+/-1dB @ 1KHz
 
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