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微软Kinect拆解:一窥体感识别内部结构

2016-07-26 iFix 阅读:
Kinect并非手持游戏控制器,而是一款尖端的感应套装,可以在3D空间内探测你的位置和动作。

Kinect是微软向语音和动作识别技术中投资数亿美元研发资金后开发出来的产品。zvyednc

与Wiimote或PlayStation Move不同,Kinect并非手持游戏控制器,而是一款尖端的感应套装,可以在3D空间内探测你的位置和动作。zvyednc

游戏控制器的进化,游戏机风格。zvyednc

从上到下依次是:zvyednc

最初的Xbox手柄Controller S,Kinectzvyednc

任天堂Virtual Boy,Wiimotezvyednc

最初的索尼PlayStation手柄,PlayStation Movezvyednc

我们喜欢当前的现状:无需频繁升级电脑,只需要升级感应器,即可让电脑更好地理解我们。zvyednc

向Xbox中增加Kinect就像是给一艘潜水艇增加了声纳一样——当然,你之前也可以四处游弋,但是现在还可以看清周围的环境。好吧,这个比喻有些牵强。你可以自己想一个。zvyednc

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在Kinect的内部结构和我们之间隔着一个橡胶垫。我们小心地将它撕掉……zvyednc

由于底座配有机械结构,顶部的感应棒可以通过旋转追踪在房间中舞蹈的用户。这听起来很有用,但我们担心机械部件容易出现故障。zvyednc

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拿掉塑料底座后,还有另外4个Phillips #0螺丝。zvyednc

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塑料底座zvyednc

请注意,这款产品已经是H修订版(REV H),那么之前的A到G修订版究竟是什么样子?zvyednc

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Kinect的马达和齿轮似乎不够结实。zvyednc

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底座的尺寸跟25美分的硬币相仿,上面有一个微型马达和3个易碎的塑料齿轮。除非顶部的感应棒存在过热问题,否则我们认为这个马达装置应该就是Kinect的薄弱环节。zvyednc

不要用力将Kinect向某个方向转动,让它自己校准。zvyednc

借助一个金属挑线器,再加把力气,终于将底部的格栅拆下。这可不容易,因为微软用了大量粘合剂。zvyednc

微软团队采用了体感识别技术厂商PrimeSense的推荐设计。zvyednc

微软尚未收购PrimeSense。这表明,与硬件一样,微软的软件同样非常高级,可以将感应棒采集的一系列数据转换成一幅3D空间定位网格图。zvyednc

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微软使用了T10 Torx安全螺丝。这可不妙,我们已经拆了三种螺丝了,可是还没有打开。zvyednc

这个Xbox 360标签下面覆盖着第三颗螺丝,两面各有一个。zvyednc

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Xbox的多数处理能力都被用于游戏,所以Kinect需要首先处理图片,再将其发送给Xbox。Kinect将其搜集的所有客厅信息都压缩成为两类内容:一张彩图和一张深度图。zvyednc

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Kinect的纤细的外观设计迫使微软将主板分拆成三个垂直排列的电路板zvyednc

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Kinect远端有一个风扇。它的作用是从一端吸入空气,从另一端排出。zvyednc

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终于发现Kinect的“眼睛”了。zvyednc

有两个摄像头和一个红外发射器。zvyednc

左:(红外CMOS) Microsoft / X853750001 / VCA379C7130zvyednc

中:(彩色CMOS) VNA38209015zvyednc

右:(红外发射器) OG12 / 0956 / D306 / JG05Azvyednc

这张图是将Kinect头朝下翻转过来的,所以标签是倒的。zvyednc

这些可不是手机用的小型摄像头——它们更接近于网络摄像头,镜头大而且能够自动对焦。zvyednc

我们还不能独立确定摄像头的分辨率,但微软曾经表示,红外摄像头为320×240,彩色摄像头为640×480。zvyednc

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这是PrimeSense的图解,用于解释他们的推荐设计是如何工作的。Kinect是首款(也是唯一一款)采用这一平台的产品。zvyednc

一个摄像头(以及一个红外发射器)提供深度图的输入(据传仅为340x240),而第三个摄像头则以640x280的分辨率探测人的视频光谱。zvyednc

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该系统能够以不到1厘米的精度测量2米的距离,但这只是理论上的数据zvyednc

我们听说,该系统能够以不到1厘米的精度测量2米的距离。但这只是理论上的数据,早期的测评显示,实际操作的精度无法达到这种水平。zvyednc

全部4个麦克风都通过一个电缆连接器与主板相连。zvyednc

将3个连接器和7个T10 Torx螺丝拆掉后,顶部的电路板便可以与另外两个电路板分离。zvyednc

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对散热片进行加热后,便可利用挑线器将它从主板上拆下。不过,得费点劲。zvyednc

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这是Kinect的大脑。市场研究公司UBM TechInsights的员工帮助我们识别出了很多芯片。zvyednc

红:Wolfson Microelectronics WM8737G——配备麦克风前置放大器的Stereo ADC。zvyednc

橙:Fairchild Semiconductor FDS8984——N-Channel PowerTrench MOSFET。zvyednc

黄:NEC uPD720114——USB 2.0集线器控制器。zvyednc

青:H1026567 XBOX1001 X851716-005 GEPPzvyednc

蓝:Marvell AP102——附带摄像头接口控制器的SoCzvyednc

紫:海力士H5PS5162FF 512MB DDR2 SDRAMzvyednc

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红:Analog Devices AD8694——四芯、低耗、低噪、CMOS 轨对轨输出运算放大器zvyednc

橙:德州仪器ADS7830I——配备I2C接口的8-Bit、8通道数模转换器zvyednc

黄:Allegro Microsystems A3906——低功率步进器和单/双直流电机驱动器。zvyednc

青:意法半导体M29W800DB——8Mbit NV闪存zvyednc

蓝:PrimeSense PS1080-A2——SoC成像传感器处理器zvyednc

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红:这块电路板配备德州仪器TAS1020B USB音频控制器zvyednc

橙:一个Kionix KXSD9加速计也增强了Kinect的感应性能。zvyednc

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这就是我们在Kinect中找到的4个麦克风中的3个。zvyednc

总共有4个向下的麦克风:右侧3个,左侧1个。zvyednc

微软认为最佳的声音搜集方向应该是朝下的。zvyednc

为了正确识别语音指令,Kinect必须对房间中的语音进行校准。不过,如果你改变了房间内的家具摆放,就必须要重新校准。zvyednc

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这个电路板由4个支座支撑,我们用钳子将其取下,但是5毫米的螺帽扳手或许更合适。zvyednc

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我们终于将电线/数据线从Kinect外壳上取下。zvyednc

微软Kinect使用了类似于USB的接头。Kinect的功率为12瓦,远高于标准USB接口2.5瓦的功率。zvyednc

在一系列复杂的感应器和传感器中,我们拆下了状态指示LED灯。zvyednc

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红外发射器和金属衬条之间,夹着一个零件,它的作用有可能是冷却红外发射器zvyednc

在红外发射器和金属衬条之间,夹着一个零件,它的作用有可能是冷却红外发射器。zvyednc

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两个摄像头和红外发射器依次排开。zvyednc

通过景深摄像头和色彩摄像头的配合,Kinect就可以将实物的3D影像实时整合到屏幕图像中。zvyednc

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Kinect现在已经被完全拆解了。zvyednc

优点:zvyednc

设计非常模块化,可以在出现问题时替换单个的零部件(例如马达)。组装过程没有用到焊接。zvyednc

缺点:zvyednc

微软使用了4种螺丝,包括一些令人痛恨的安全螺丝:T6、T10、T10安全螺丝以及Phillips #0。zvyednc

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