Moderator
GestIC – công nghệ mới của Microchip hỗ trợ khả năng nhận dạng cử chỉ và cảm ứng không cần tiếp xúc dùng trong các giao diện trực quan – là trái tim của một chuỗi sản phẩm sắp được ra mắt, khởi đầu với chip điều khiển MGC3130. Microchip khẳng định đây là chip cảm biến không gian 3 chiều đầu tiên dựa trên công nghệ cảm ứng điện trường (electrical field – gọi tắt là E-field), có thể lập trình để nhận dạng cử chỉ và xác định vị trí bàn tay một cách nhanh chóng, chính xác và tiết kiệm năng lượng nhất.
Cụ thể hơn, mức tiêu hao năng lượng chỉ khoảng 150 microWatt ở chế độ hoạt động sẽ giúp các thiết bị sử dụng GestIC có thể thường xuyên dùng công nghệ cảm ứng 3 chiều mà không cần chuyển sang chế độ chờ hoặc nghỉ, ngay cả đối với những thiết bị dùng pin – vốn dĩ yêu cầu rất khắt khe vấn đề sử dụng năng lượng. So với kỹ thuật nhận dạng cử chỉ bằng camera trước đây, GestIC giúp giảm tới 90% lượng điện năng tiêu thụ. Nó được giới thiệu có khoảng cách cảm ứng lên tới 15cm, có thể quét toàn bộ bề mặt, đồng nghĩa với việc loại bỏ được khuyết điểm góc chết (góc tại đó không nhận dạng được cử chỉ) của các công nghệ khác.
Nguyên lý cảm ứng
Điện cực phát được sử dụng để bức xạ sóng điện từ có tần số xấp xỉ 100 KHz (ứng với bước sóng khoảng 3km); tần số đó không nằm trong dải tần RF nên không bị ảnh hưởng bởi các ứng dụng RF rất phổ biến hiện nay. Vì bước sóng lớn hơn rất nhiều so với kích thước 20x20cm của điện cực nên thành phần từ trường bị triệt tiêu, kết quả là sự xuất hiện của một điện trường tĩnh biểu kiến. Trường này chỉ tồn tại trong vùng không gian gần điện cực, có thể được dùng để cảm ứng với những vật thể dẫn điện khác như cơ thể người.
Phân bố trường trong điều kiện thường…
Khi tay người sử dụng đi vào vùng cảm ứng, trường điện trở nên nhiễu loạn, các đường sức điện đi qua tay người bị nối tắt xuống đất nhờ vào tính chất dẫn điện của cơ thể. Ảnh minh họa 1 và 2 cho thấy sự ảnh hưởng trên.
và khi tay người tiếp cận
Do đó, sự tiếp cận của cơ thể người sẽ bẻ cong các đường sức điện đẳng hướng và làm giảm mức tín hiệu ở điện cực thu, sự thay đổi này được nhận biết bởi những sản phẩm có công nghệ GestIC tương ứng.
Điện cực cảm ứng
IC MGC3130 thường sử dụng 4 điện cực, các điện cực này có thể được cấu tạo từ bất kỳ vật liệu dẫn điện nào – từ đường đồng trong mạch in cho tới lớp vỏ ITO (Indium Tin Oxide – một hỗn hợp giữa oxit indi và oxit thiếc) của màn hình cảm ứng – mà vẫn không ảnh hưởng nhiều tới độ nhạy, kể cả khi tương tác qua vỏ ngoài của thiết bị. Điều này bảo đảm yếu tố mỹ thuật cho những thiết kế công nghiệp, đồng thời giảm thiểu giá thành tới mức tối đa.
Thiết kế chuẩn cho các điện cựcColibri Suite
Để đạt được độ nhạy cao, GestIC sử dụng một thư viện on-chip tên là Colibri Suite hỗ trợ cho việc nhận dạng. Thư viện này là sự kết hợp giữa mô hình toán Markov ẩn phân bố ngẫu nhiên với ba vector x/y/z xác định vị trí theo tọa độ Descartes, tạo ra một nhóm các cử chỉ định sẵn của ngón tay và bàn tay trong không gian 3 chiều, giúp tích hợp một cách dễ dàng vào sản phẩm. Đó có thể là hành động đưa tay lại gần, di chuyển tay để phần mềm ghi lại vị trí, phẩy ngón tay, quay tròn hoặc nhiều cử chỉ đặc biệt khác. Những cử chỉ đó sẽ thực hiện những tác vụ như bật/tắt, mở một ứng dụng trên màn hình, trỏ và click, phóng to/thu nhỏ, cuộn lên/xuống, di chuyển con trỏ và rất nhiều chức năng nữa. Kỹ sư sẽ tốn ít thời gian hơn khi thiết kế sản phẩm mới, đồng thời giảm thiểu tối đa rủi ro nhờ vào việc thiết lập các lệnh trong chương trình ứng với nhóm cử chỉ sẵn có trong thư viện.
Ứng dụng điển hình
Công nghệ này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và sản phẩm. Ví dụ như trong các bàn phím giao tiếp với hệ điều hành Windows 8 vừa ra mắt với chức năng nhận diện cử động khi để tay phía trên bàn phím, hoặc dùng cử chỉ thích hợp để điều khiển thay vì phải chạm vào màn hình.
Bên cạnh đó, điều khiển từ xa của TV với nhiều tính năng GestIC chính là tương lai của TV. Bạn có thể chuyển kênh, chọn chương trình và thực hiện những tác vụ khác mà không phải chạm màn hình hay nhấn nút, tất cả thông qua các cử chỉ đơn giản.
Microchip còn kết hợp với ZINOSIGN® và Lunar Europe cùng phát triển sản phẩm Gesture Cube. Với sản phẩm mới này, chỉ một cái vẫy tay là bạn sẽ có thể kết nối đến âm nhạc, internet, gia đình và bè bạn.
Cụ thể hơn, mức tiêu hao năng lượng chỉ khoảng 150 microWatt ở chế độ hoạt động sẽ giúp các thiết bị sử dụng GestIC có thể thường xuyên dùng công nghệ cảm ứng 3 chiều mà không cần chuyển sang chế độ chờ hoặc nghỉ, ngay cả đối với những thiết bị dùng pin – vốn dĩ yêu cầu rất khắt khe vấn đề sử dụng năng lượng. So với kỹ thuật nhận dạng cử chỉ bằng camera trước đây, GestIC giúp giảm tới 90% lượng điện năng tiêu thụ. Nó được giới thiệu có khoảng cách cảm ứng lên tới 15cm, có thể quét toàn bộ bề mặt, đồng nghĩa với việc loại bỏ được khuyết điểm góc chết (góc tại đó không nhận dạng được cử chỉ) của các công nghệ khác.
Nguyên lý cảm ứng
Điện cực phát được sử dụng để bức xạ sóng điện từ có tần số xấp xỉ 100 KHz (ứng với bước sóng khoảng 3km); tần số đó không nằm trong dải tần RF nên không bị ảnh hưởng bởi các ứng dụng RF rất phổ biến hiện nay. Vì bước sóng lớn hơn rất nhiều so với kích thước 20x20cm của điện cực nên thành phần từ trường bị triệt tiêu, kết quả là sự xuất hiện của một điện trường tĩnh biểu kiến. Trường này chỉ tồn tại trong vùng không gian gần điện cực, có thể được dùng để cảm ứng với những vật thể dẫn điện khác như cơ thể người.
Phân bố trường trong điều kiện thường…
Khi tay người sử dụng đi vào vùng cảm ứng, trường điện trở nên nhiễu loạn, các đường sức điện đi qua tay người bị nối tắt xuống đất nhờ vào tính chất dẫn điện của cơ thể. Ảnh minh họa 1 và 2 cho thấy sự ảnh hưởng trên.
và khi tay người tiếp cận
Do đó, sự tiếp cận của cơ thể người sẽ bẻ cong các đường sức điện đẳng hướng và làm giảm mức tín hiệu ở điện cực thu, sự thay đổi này được nhận biết bởi những sản phẩm có công nghệ GestIC tương ứng.
Điện cực cảm ứng
IC MGC3130 thường sử dụng 4 điện cực, các điện cực này có thể được cấu tạo từ bất kỳ vật liệu dẫn điện nào – từ đường đồng trong mạch in cho tới lớp vỏ ITO (Indium Tin Oxide – một hỗn hợp giữa oxit indi và oxit thiếc) của màn hình cảm ứng – mà vẫn không ảnh hưởng nhiều tới độ nhạy, kể cả khi tương tác qua vỏ ngoài của thiết bị. Điều này bảo đảm yếu tố mỹ thuật cho những thiết kế công nghiệp, đồng thời giảm thiểu giá thành tới mức tối đa.
Để đạt được độ nhạy cao, GestIC sử dụng một thư viện on-chip tên là Colibri Suite hỗ trợ cho việc nhận dạng. Thư viện này là sự kết hợp giữa mô hình toán Markov ẩn phân bố ngẫu nhiên với ba vector x/y/z xác định vị trí theo tọa độ Descartes, tạo ra một nhóm các cử chỉ định sẵn của ngón tay và bàn tay trong không gian 3 chiều, giúp tích hợp một cách dễ dàng vào sản phẩm. Đó có thể là hành động đưa tay lại gần, di chuyển tay để phần mềm ghi lại vị trí, phẩy ngón tay, quay tròn hoặc nhiều cử chỉ đặc biệt khác. Những cử chỉ đó sẽ thực hiện những tác vụ như bật/tắt, mở một ứng dụng trên màn hình, trỏ và click, phóng to/thu nhỏ, cuộn lên/xuống, di chuyển con trỏ và rất nhiều chức năng nữa. Kỹ sư sẽ tốn ít thời gian hơn khi thiết kế sản phẩm mới, đồng thời giảm thiểu tối đa rủi ro nhờ vào việc thiết lập các lệnh trong chương trình ứng với nhóm cử chỉ sẵn có trong thư viện.
Ứng dụng điển hình
Công nghệ này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và sản phẩm. Ví dụ như trong các bàn phím giao tiếp với hệ điều hành Windows 8 vừa ra mắt với chức năng nhận diện cử động khi để tay phía trên bàn phím, hoặc dùng cử chỉ thích hợp để điều khiển thay vì phải chạm vào màn hình.
Bên cạnh đó, điều khiển từ xa của TV với nhiều tính năng GestIC chính là tương lai của TV. Bạn có thể chuyển kênh, chọn chương trình và thực hiện những tác vụ khác mà không phải chạm màn hình hay nhấn nút, tất cả thông qua các cử chỉ đơn giản.
Microchip còn kết hợp với ZINOSIGN® và Lunar Europe cùng phát triển sản phẩm Gesture Cube. Với sản phẩm mới này, chỉ một cái vẫy tay là bạn sẽ có thể kết nối đến âm nhạc, internet, gia đình và bè bạn.