Project Natal: как устроен странный контроллер Microsoft

АрхивСтатьи

В Microsoft доделывают контроллер Xbox 360, напоминающий используемые в кино системы захвата движения. Кто стоит за этой разработкой, и каковы, на самом деле, её возможности?

Контроллер-камера для Xbox 360, известный как Project Natal, должен поступить в продажу осенью 2010 года, и, судя по последним данным, разработка действительно находится в заключительной стадии. Сотрудникам итальянского сайта Multiplayer.it удалось сфотографировать Natal - судя по снимкам, устройство вполне готово для массового производства.

Шумиха вокруг Natal началась ещё в июне 2009 года, хоть информации тогда было не слишком много. На игровой выставке E3 2009 был показан прототип Natal и демонстрационный ролик, в целом дающий представление о том, какие игры позволяет реализовать новый контроллер. Но на вопросы о том, действительно ли Natal так уж инновационен, и, тем более, ждёт ли его большая популярность, ответы найти пока сложно.

Natal в целом делает то же, что и пульты Nintendo Wii remote и недавний Sony Move. Он позволяет играть в игры не при помощи стандартных средств управления вроде геймпада, а размахивая руками - так, будто сам активно участвуешь в происходящем на экране.

Подход Microsoft, впрочем, в корне отличается от того, к чему пришли в Nintendo и Sony. Natal не требует держать в руках никаких контроллеров и следит непосредственно за движениями игрока.

Игрок взмахивает рукой – его аватар на экране в точности повторяет движение; игрок делает шаг в сторону – персонаж тоже шагает; и так далее и так далее. Один из роликов про Natal особенно впечатляет – там показана игра с годзиллообразным монстром в главной роли: игрок топает ногами и рычит, а на экране управляемый им ящер крушит дома и извергает из пасти пламя.

По сути, речь идёт о чём-то, напоминающем Motion Capture или Motion Analysis (систему захвата и анализа движения), но серьёзные системы такого рода, использующиеся в профессиональной среде - это сложные комплексы, генерирующие огромные объёмы данных, чья стоимость находится далеко за пределами потребительского диапазона.

Что внутри?

Что же скрывается внутри волшебной коробочки? Согласно официальным описаниям, внешний модуль для Xbox 360 снабжен цветной камерой, сенсором глубины и стереомикрофоном. Сенсор дальности состоит из инфракрасного датчика и монохромного сенсора КМОП (то есть фотодатчика). Выходит, степень освещённости помещения, в котором находится устройство, не играет особой роли (хотя, опять же, не очень понятно, как в полной темноте будет считываться информация о цвете).

Известно, что начинку Natal разрабатывали не только в Microsoft, и это позволяет сделать некоторые выводы о её принципе действия. Устройство базируется на аппаратных разработках израильского стартапа PrimeSense. А вот программное обеспечение действительно создали программисты самой Microsoft.

Компания PrimeSense успела запатентовать своё изобретение.

Программный комплекс позволяет, по утверждению сотрудников компании, распознавать не только жесты, но даже выражения лиц, а также "понимать" голосовые команды. Natal может анализировать движения до четырёх человек одновременно: благодаря технологии выделения особых признаков (feature extraction), система способна распознавать человеческие фигуры и сразу генерировать виртуальные "скелеты". Частота обновления составляет 30 Гц.

Достаточно ли этого для того, чтобы уловить любое движение человека? В цифровой модели скелета, использующейся в традиционном Motion Capture, 44 функциональных сочленения: 30 приходится на кисти рук и пальцы, 4 - на плечи и локти, 8 - на ноги (ступню обычно достаточно представить двумя "цифровыми костями"), ещё два сочленения - поясница и шея.

Устройство предшественника Natal, описанное в патенте.

Судя по сайту PrimeSense, человеческая фигура в предшественнике Natal была представлена всего четырнадцатью узлами. Для игры, к примеру, далеко не всегда имеет смысл, чтобы система распознавала движения всех пальцев по отдельности, так что для представления ладони вполне можно обойтись дюжиной сочленений на обе кисти. Впрочем, на небольшом расстоянии между игроком и модулем Natal, разрешения камеры хватит и для распознавания движения отдельных пальцев.

Очередная проблема, которая стояла перед создателями Natal, - ресурсоёмкость распознавания образов. Современные игры и так выжимают из приставки всё, что только можно, и нагрузить Xbox 360 ещё одной сложной задачей вряд ли получится. Решение оказалось довольно элегантным - Natal самостоятельно перерабатывает данные, полученные со своих датчиков. Единственный недостаток - устройство нужно включать в электророзетку отдельно от приставки.

Сколько будет стоить Natal, пока неясно, но, судя по всему, эта сумма вряд ли превысит двести долларов (а по некоторым слухам - даже меньше сотни). Довольно неплохо для домашней системы Motion Capture.