Gestualità tridimensionale

INTERFACCE UOMO-MACCHINA –

Grazie al riconoscimento gestuale 3D su un singolo chip, con hardware dedicato e risorse software, è possibile favorire rapidi sviluppi di interfacce utente avanzate e dire addio al mouse.

L'avvento dei moderni sistemi desktop operating come ad esempio Windows di Microsoft o Mac OS di Apple ha creato la necessità di qualcosa di più che solo una tastiera, e mentre il mouse era il dispositivo predefinito per apparecchiature desktop, mentre i notebook portatili si affidano a qualcosa di più integrato. In origine, le opzioni erano una trackball (sostanzialmente un mouse girato al contrario) o un joystick isometrico. Tuttavia, ai primi degli anni 1990 queste opzioni, in qualche modo goffe, furono rimpiazzate dal più intuitivo touchpad. Da allora, i touchpad si sono evoluti per offrire riconoscimento multitouch e rilevamento capacitivo, ma richiedendo ancora un considerevole ammontare di spazio e solo per due dimensioni.
Utilizzando una tecnica innovativa chiamata E-Field, che utilizza tecnologia dei campi RF di prossimità, Microchip ha sviluppato GestIC; una tecnologia di controllo gestuale 3D che supera le limitazioni delle soluzioni touchpad esistenti. Integrato in un unico chip, l'MGC3130 crea un campo elettrico che può rilevare in 1D (presence) 2D (touchpad) e 3D (gesture) per offrire rilevamento e tracciamento della posizione senza contatto, riconoscimento gestuale e rilevamento di avvicinamento per una vasta gamma si applicazioni.

Una panoramica sulla tecnologia

La tecnologia dei campi elettrici di prossimità impiegata in GestIC utilizza una frequenza portante di circa 100kHz, che equivale ad una lunghezza d'onda di circa 3km. Tuttavia, nella sua implementazione, la distanza tra gli elettrodi è molto più piccola della lunghezza d'onda, che consente alla componente del campo magnetico e all'energia irradiata di rimanere praticamente zero. Ciò si traduce in un puro E-Field quasi statico che non crea interferenze nello spettro radio utilizzato da altre apparecchiature, quali i telefoni cellulari. Inoltre, diversamente dalle altre tecnologie talvolta impiegate per creare interfacce utente 3D - come ottica, ultrasuoni, e infrarossi - gli E-Field non risentono della luce, rumori, colore della pelle, umidità, e altro parametro ambientale.
Qualsiasi movimento all'interno del E-Field viene rilevato e tradotto in coordinate X e Y; il muovere oggetti può quindi descrivere gesti che possono essere rilevati e riconosciuti. Il dispositivo può controllare fino a cinque elettrodi di ricezione per acquisire dati di posizione, e questo elaborato dal Signal Processing Unit on-chip e, quando utilizzato con la Gesture Library software Microchip, consente all'MGC3130 di rilevare e decodificare una vasta gamma di gesti. Con un'elevata frequenza di aggiornamento posizioni, fino a 200/secondo, i cinque elettrodi consentono ad un vasto numero di punti dati di essere acquisiti. Integrare la Spu on-chip e libreria on-chip significano che un sistema di riconoscimento gestuale effettivamente real-time può essere realizzato in un singolo chip. Le modalità a bassa potenza disponibili consentono una soluzione “always on” persino quando implementato in dispositivi alimentati a batteria; persino nella modalità a più basso consumo, infatti, il rilevamento di avvicinamento è ancora possibile, consentendo il massimo risparmio energetico senza sacrificare reattività e funzionalità. Poichè i dati posizione vengono acquisiti in tre dimensioni (X, Y e Z) ed elaborati on-chip per offrire una risposta in tempo reale, gli utenti possono sperimentare una interfaccia più coinvolgente che risulta più intuitiva e più reattiva delle esistenti alternative. Per gli sviluppatori, interfacciarsi con l'MGC3130 risulta anche semplice, usando l' interfaccia 4-pin che supporta Spi, I2C e altro. Gli esistenti sistemi di rilevamento “free space” si affidano prevalentemente ai sensori ottici. Tuttavia, questi affrontano un gran numero di sfide, come l'angolo di rilevamento e di copertura. Oltre a ciò, la potenza media dei sistemi optical-based può anche superare i 500 mW anche per funzionalità 3D persino rudimentali, mentre la frequenza di aggiornamento di 50immagini/secondo presenta problemi di realtime. La soluzione E-Field, d'altra parte, richiede meno di un decimo della potenza e offre una frequenza di aggiornamento significativamente più elevata.

Free-Space Keyboard

Con una soluzione 'Overkey3D' dedicata, GestIC può essere utilizzato quale alternativa alle tradizionali tastiere di notebook e persino di computer desktop, creando uno spazio di rilevamento 3D all'interno di un preesistente progetto a tastiera. Questo potrebbe per esempio consentire il rilevamento del movimento come gesti predefiniti mappati in specifiche aree della tastiera, creando una tastiera e dispositivo di input unificato che utilizzi la gestualità delle mani per controllare funzioni. Questo approccio è già supportato da Windows 8; le mani possono non avere mai la necessità di toccare o lasciare la tastiera per imputare comandi tattili, consentendo il tracciamento della posizione mentre le dita scivolano attraverso i tasti. Drastico come appare, questo potrebbe supportare il controllo in spazio libero; gestualità che sono già disponibili nella Colibri Suite. La tecnologia supporta anche la combinazione di due GestIC in una configurazione master/slave, consentendo un controllo bi-zona. L' Api GestIC fornisce pieno supporto per sviluppatori di software di terze parti finalizzati a Windows. Poichè viene supportato un approccio low-power di rilevazione, gli sviluppatori possono implementare un efficace controllo della retroilluminazione basato sul rilevamento della presenza che istantaneamente accende o spegne i Led, eliminando la necessità di riattivare un dispositivo con la pressione di un tasto. Questo approccio supporta anche la conservazione della potenza, dato che i Led possono essere spenti non appena la presenza (mano, dita, ecc..) viene rimossa, invece di sprecare energia attraverso un segnale di spegnimento Led basato su un timer.
I produttori di Pc “all in one” sono attualmente alla ricerca di innovazioni delle Hmi in risposta all'impatto che tablet gesture-enabled e il sistema operativo Windows 8 hanno avuto. Il riconoscimento gestuale 3D può supportare queste interfacce utente 'Metro-style' all'interno dello stesso spazio della tastiera, invece di utilizzare un touchscreen. Questo dovrebbe consentire agli utilizzatori sprovvisti di un touch display di avvantaggiarsi delle funzionalità Metro Panel che Microsoft ha introdotto in Windows 8, come ad esempio le touch gestures per controllare applicazioni e contenuti; in sistemi senza schermo touch-enabled le innovazioni UX rimangono inaccessibili agli utenti, e le tastiere GestIC-enabled potrebbero aprirle a tutti gli utenti, persino quelli che utilizzino Windows 8 con hardware datato. Con la disponibilità di “scorciatoie” gestuali per i comandi utente più frequenti, gli utenti Windows 8 possono guadagnare rilevanti vantaggi in termini di produttività. I produttori che desiderino innovazione a livello di interfacce utente possono ora beneficiare dell'avanzato, efficiente e reattivo riconoscimento gestuale 3D su un singolo chip, con hardware dedicato e risorse software per favorire rapidi sviluppi di interfacce utente avanzate.

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