谷芳麟　曹雪妍

摘 要：因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們使用電腦終端的方式也會(huì)繼續(xù)發(fā)生改變——從有形的向無(wú)形的過(guò)渡。體感交互的技術(shù)也是順應(yīng)時(shí)代潮流的產(chǎn)物，那么在目前的技術(shù)允許下，我們能將肢體語(yǔ)言的這種模糊化控制做到什么程度呢？

關(guān)鍵詞：體感；駕駛模擬；Kinect；交互

1 我的作品

我的專業(yè)方向是數(shù)字媒體方向，主要學(xué)習(xí)的課程都和交互及燈光藝術(shù)相關(guān)。但是，在研究生階段做的許多模型社團(tuán)工作卻讓我對(duì)無(wú)線電遙控汽車模型產(chǎn)生了濃厚的興趣。我嘗試將兩者結(jié)合，經(jīng)過(guò)多次的失敗后，終于成功地制作出了第一版本的體感交互汽車駕駛模擬系統(tǒng)。主要的工作原理就是利用無(wú)限圖像傳輸設(shè)備將無(wú)人汽車模型上的畫面和聲音信號(hào)采集到駕駛者面前的屏幕與音響上，駕駛者通過(guò)這些信息與外部世界交流，做出動(dòng)作反饋。體感傳感器捕捉駕駛員肢體語(yǔ)言，分析駕駛意圖，然后電腦發(fā)射無(wú)線電波給汽車，完成指令動(dòng)作。綜上所述，我的作品是一臺(tái)不需要身體接觸，似乎依靠意念（一些肢體語(yǔ)言）就能驅(qū)使的現(xiàn)實(shí)中的駕駛模擬器。

2 體感交互技術(shù)的價(jià)值

隨著體感交互技術(shù)的普及化，硬件成本的降低和軟件的開源使越來(lái)越多的人開始了解Leap Motion，Kinect一類的新型體感傳感器，并著手制作一些自己的作品。這些都使得體感交互成為越來(lái)越受人矚目的藝術(shù)作品或商業(yè)應(yīng)用的交互方式，大量的體感應(yīng)用層出不窮，極大地豐富了觀眾的各種體驗(yàn)，并產(chǎn)生越來(lái)越多新的可能性。探索交互技術(shù)本身并不是一個(gè)輕松的過(guò)程，但是我還是選擇了挑戰(zhàn)，實(shí)際上體感交互技術(shù)在我看來(lái)是非常有價(jià)值的，也是未來(lái)人機(jī)互動(dòng)中發(fā)展方向的一方面。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)生活似乎已經(jīng)進(jìn)入了一種讀圖時(shí)代。類似全部采用文字精確描述某樣事物的方式現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越不能被當(dāng)代年輕人所接受，取而代之的是廣告、海報(bào)、微視頻等更多元的信息媒介。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們使用電腦終端的方式也會(huì)繼續(xù)發(fā)生改變——從有形的向無(wú)形的過(guò)渡。體感交互的技術(shù)也是順應(yīng)時(shí)代潮流的產(chǎn)物，那么在目前的技術(shù)允許下，我們能將肢體語(yǔ)言的這種模糊化控制做到什么程度呢？人類是否已經(jīng)開始可以依靠意念控制去做某件簡(jiǎn)單的事情了呢？通過(guò)對(duì)技術(shù)的研究，我們會(huì)慢慢深入探索的過(guò)程。采用體感技術(shù)作為控制手段實(shí)際上就是對(duì)常規(guī)有形控制（如按你、按鍵、搖桿等）的一種挑戰(zhàn)，從精確的某個(gè)動(dòng)作激發(fā)機(jī)械式的精準(zhǔn)操控到只是一念之間的隨性動(dòng)作轉(zhuǎn)化為某種最終結(jié)果的模糊化控制。我們把更多的事情交給電腦來(lái)處理，而人要做的只是下達(dá)一個(gè)大概的命令即可。這對(duì)電腦的判斷能力無(wú)疑是一個(gè)全新的考驗(yàn)，而個(gè)人開發(fā)這樣的肢體語(yǔ)言與模糊控制的復(fù)合系統(tǒng)也只有在硬件不斷發(fā)展的今天才漸漸能夠開始實(shí)現(xiàn)。我相信體感控制技術(shù)代表了未來(lái)人機(jī)交互發(fā)展過(guò)程中的某種基礎(chǔ)，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，由體感技術(shù)衍生出的模糊控制也會(huì)越來(lái)越普遍地進(jìn)入到我們的生活之中。

3 真實(shí)模型的價(jià)值

駕駛模擬是一個(gè)很有意思的話題。其實(shí)真實(shí)駕駛與模擬器在體驗(yàn)上始終還是存在很大的差異，原因主要有視覺(jué)感受與聽(tīng)覺(jué)感受的差異，一個(gè)身臨其境一個(gè)面對(duì)屏幕；還有很重要的一種差異就是重心轉(zhuǎn)移，再好的模擬器都不可能完全模擬出坐在座艙內(nèi)在道路上行駛時(shí)的那種身體的感受?，F(xiàn)在駕駛模擬類的電子游戲很多，發(fā)展也比較成熟，也有現(xiàn)成的kinect賽車游戲，海內(nèi)外創(chuàng)客也開發(fā)了不少kinect虛擬駕駛模擬應(yīng)用，如果再要有什么創(chuàng)新，那也只能跳出虛擬的框架往真實(shí)出發(fā)，所以我選擇了遙控模型最為載體。使用真實(shí)的遙控汽車模型或多或少還是可以模仿出一些真實(shí)情況下汽車的反應(yīng)。

目前，無(wú)線電遙控技術(shù)與無(wú)人航拍飛機(jī)所采用的無(wú)線圖像傳輸技術(shù)和畫面穩(wěn)定系統(tǒng)都較為成熟。我將這些技術(shù)移植到我的載具上，使模型車成為一個(gè)擁有良好視野的無(wú)人偵察機(jī)。使用者可以通過(guò)屏幕產(chǎn)生一種置身其中的沉浸感，由于一切都發(fā)生在真實(shí)之中，模擬駕駛的感受也變得非常微妙。雖然不是真的坐在汽車?yán)锩?，但是畫面卻又是真實(shí)的，和電腦模擬游戲相比較會(huì)產(chǎn)生完全不同的駕駛體驗(yàn)。在我們的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中，模型車和駕駛員之間的反饋?zhàn)兊酶用芮?，我認(rèn)為這都是源于模型的真實(shí)性。真實(shí)性是人們行為的重要判斷標(biāo)準(zhǔn)之一，這也是為什么人們?cè)谶b控模型的實(shí)驗(yàn)中要比在電子游戲過(guò)程之中參與度更高的原因。我相信，通過(guò)一種相對(duì)虛化的模糊化駕駛控制方式去操控一臺(tái)實(shí)際存在的模型是一種非常有意義的全新嘗試，無(wú)論這么做是否有必要，都是一種對(duì)新的未知領(lǐng)域的探索。

4 我們?yōu)槭裁瘩{駛

我們?yōu)槭裁匆谱黢{駛模擬器？實(shí)際上模擬器基本都是用來(lái)解決在大多數(shù)情況下現(xiàn)實(shí)中無(wú)法做到、但又想要嘗試的事情，或者是在有風(fēng)險(xiǎn)的情況下，使用模擬器來(lái)減少可能的損失。那么問(wèn)題就來(lái)了，作為一種采用體感控制技術(shù)駕馭遙控模型的練習(xí)方式似乎并不能真的對(duì)駕駛水平的提高有多大幫助，而體感控制本身的模糊性也制約了精確駕駛，那么這種模擬器本身已經(jīng)有點(diǎn)脫離現(xiàn)實(shí)情況。但從另一個(gè)角度來(lái)講，駕駛的過(guò)程實(shí)際上就是意念運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為駕駛行為，并導(dǎo)致最終駕駛結(jié)果的一種過(guò)程，而我們現(xiàn)在是將駕駛行為轉(zhuǎn)化為體感控制的過(guò)程，結(jié)果則變成驅(qū)動(dòng)一臺(tái)遙控模型。從某種程度上說(shuō)，這套駕駛模擬器還是完成了對(duì)駕駛意圖轉(zhuǎn)化為最終駕駛結(jié)果的詮釋，只是過(guò)程更寫意罷了。駕駛也許是人類的本能，從有馬匹的時(shí)代開始人類就向往著能用馬車到達(dá)任何地方。駕駛模擬器雖然不能帶你遨游世界，但一樣可以體驗(yàn)到駕駛的快感。或許可以認(rèn)為一次永遠(yuǎn)到達(dá)不了目的地的旅行是徒勞的，僅在原地轉(zhuǎn)圈的駕駛還是存在某種缺失。但駕駛的過(guò)程是一個(gè)意動(dòng)的過(guò)程，將這個(gè)過(guò)程從現(xiàn)實(shí)中抽離后，可以說(shuō)它有意義也可以認(rèn)為實(shí)際上完全沒(méi)有價(jià)值。究竟怎樣去理解，還是要問(wèn)一句：我們駕駛的目的是什么？

5 技術(shù)路線

關(guān)于體感駕駛的理論在上文已經(jīng)詳細(xì)闡述，下面來(lái)介紹一些具體的技術(shù)細(xì)節(jié)。我的作品使用了Kinect體感傳感器作為數(shù)據(jù)采集器。它的基本工作原理是使用紅外投射器將不可見(jiàn)的紅外光譜散布在空間內(nèi)，再通過(guò)紅外感應(yīng)器捕捉反射回來(lái)的光線，同時(shí)利用RGB攝像機(jī)進(jìn)行分析。如果在此空間中有人存在，那么系統(tǒng)將自動(dòng)捕捉用戶各個(gè)骨骼關(guān)節(jié)的空間三維數(shù)據(jù)。有了這組數(shù)據(jù)后，我就可以將它拿來(lái)利用。在電腦中我使用MAX/Msp軟件中的一個(gè)開源程序jit.openni來(lái)獲取各組數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。將具體的某些動(dòng)作歸類，進(jìn)行模糊化處理后，轉(zhuǎn)化為遙控汽車上各個(gè)通道的具體控制信號(hào)。這些信號(hào)通過(guò)Maxuino程序發(fā)送給Arduino單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)控制6組舵機(jī)控制2.4Ghz無(wú)線電遙控系統(tǒng)的各個(gè)通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的控制。無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)的工作頻段在5.8GHz，不會(huì)和遙控系統(tǒng)發(fā)生干擾。采用這種相對(duì)復(fù)雜的方式而非直接使用無(wú)線傳輸模塊來(lái)控制車輛，主要是考慮到遙控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全問(wèn)題，Arduino的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)比現(xiàn)有的R/C遙控器失控的概率要大很多。

車載攝像系統(tǒng)使用了可以單獨(dú)插儲(chǔ)存卡的多功能微型攝像機(jī)，在駕駛過(guò)程中，駕駛員可以自由開啟攝像或拍照功能。駕駛結(jié)束后，高清圖像與視頻可以直接導(dǎo)入到電腦中，方便日后觀看和編輯。影像穩(wěn)定系統(tǒng)采用了使用SimpleBGC程序的兩軸無(wú)刷自穩(wěn)定云臺(tái)，手工制作了第三個(gè)軸用作視角自轉(zhuǎn)。車體一共配置了六個(gè)通道的遙控功能，包括前進(jìn)/后退、左/右、云臺(tái)俯仰、橫滾、自轉(zhuǎn)和攝像機(jī)控制。具體操控技巧受篇幅限制就不再一一說(shuō)明，可以登錄我們的網(wǎng)站：http：//zhan.renren.com/rcdriver自行查看視頻。載具選用了日本田宮模型生產(chǎn)的CR-01攀爬遙控車并做了大量改裝。

6 結(jié)語(yǔ)

從作品宣傳視頻在中國(guó)最大的遙控模型網(wǎng)站RCFans的投稿結(jié)果來(lái)看，體感駕駛的概念獲得了不錯(cuò)的反響，在半個(gè)月后就有超過(guò)9500次的點(diǎn)擊量，并獲得70條以上的留言。其中大多數(shù)用戶都認(rèn)為這是未來(lái)的一種發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)然也有部分用戶指出這種設(shè)計(jì)實(shí)用性不強(qiáng)，系統(tǒng)太過(guò)冗余等缺陷。無(wú)論如何，作為一種新的概念與技術(shù)，都需要接受歷史的驗(yàn)證才能證明它的最終價(jià)值。但就目前而言，體感控制已經(jīng)展現(xiàn)出許多明顯的優(yōu)勢(shì)是不容忽視的，而將該技術(shù)整合可以使目前的模擬駕駛游戲市場(chǎng)和遙控模型市場(chǎng)的現(xiàn)狀變更加的多元化，這種嘗試也是很有價(jià)值的。我相信未來(lái)體感交互技術(shù)在模擬駕駛游戲或其他領(lǐng)域都將會(huì)有更多的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] Massimo Banzi.Getting Started with Arduino[M]. 2009.

[2] David Zicarelli.Max教學(xué)課程與專題[M]. Cycling74 2000-

2004.