M ICROSOFT K INECT 軟硬體探討

2010 年 11 月微軟上市的 Kinect 體感設備原本是 Xbox 360 的專屬週邊(Xbox 臺灣官網，2010)，使用者要將它安裝在 Xbox 360 上面，並且搭配專屬的 Kinect

體感遊戲軟體才有辦法發揮作用。由於 Kinect 有擷取動作與辨識人體的能力，

加 上 Kinect 的 連 接 介 面 是 通 用 的 USB 2.0 ， 有 人 著 手 研 究 並 破 解 ， 如 OpenNI(http://75.98.78.94/)定義了撰寫自然使用者介面(NUI)所需要的應用 程式界面(API)，提供一個多語言、跨平台的架構。2011 年 3 月華碩公司在德國 CeBIT 上展示 WAVI Xtion 體感控制器(IT.OC.COM.TW,2011)，不過並不是應用在 遊戲機上，而是可以直接連接電腦來操作電腦和玩電腦遊戲。2011 年 6 月微軟公 布 Kinect SDK for Windows 細節，開發者可使用 C++或 C#開發。所以本節將探 討 Microsoft Kinect 軟硬體，為系統的開發找到最適合研究者的開發平臺、工 具與程式語言。

一、Kinect 硬體與架構

圖 10 Kinect 硬體說明

(一)Kinect 感應器，如圖 10 所示，可以取得以下三種資訊：

1.彩色影像 (透過中間那顆 RGB 鏡頭)。

2.3D 深度影像(透過左右兩顆紅外線發射器和紅外線 CMOS 攝影機鏡頭)。

3.聲音(透過陣列式麥克風)。

4.Kinect 支援追焦功能，底座馬達會轉動 Kinect 方向(上下各 28 度)。

(二)下表是 Kinect 詳細規格，如表 2：

表 2 Kinect 詳細規格

(三)系統需求：

1.作業系統: Windows 7 (x86/x64) 2.硬體： CPU：雙核 2.66GHz 以上 3.RAM：2GB 以上

4.顯示卡：支援 DirectX 9.0c 以上 5.Kinect 感應器

(四)Kinect for Windows 架構：

圖 11 Kinect 資料串流圖

如圖 11 所示，Kinect 的 NUI 程式庫提供應用程式取得 Kinect 感應器傳送 至主機的三種資訊串流：(1)彩色影像串流(2)深度影像串流(3)聲音串流。圖 12 是完整的 Kinect for Windows SDK 架構圖：

圖 12 Kinect for Windows SDK 架構圖 (五)Kinect 骨架追蹤：

Kinect 的骨架追蹤系統可以在感應器可視範圍內主動追蹤最多兩位玩家的 骨架，應用程式取得的是一堆座標的集合，稱為骨架關節位置，因此在初始化 NUI 時要指定骨架資料，並且啓動骨架追蹤(曹祖聖，2011)，所有的關節位置與名稱 如圖 13：

圖 13 骨架追蹤關節位置與名稱（Webb、Ashley，2012）

(六)Kinect 骨架座標系統：

Kinect 骨架座標系統，如圖 14 所示：(1)三度空間(x, y, z)。(2)使用單 位:公尺。(3)以感應器為中心，Z 軸是感應器面對的方向，Y 軸向上，X 軸向左。

圖 14 Kinect 骨架座標系統（Jana，2012）

二、系統開發工具與軟體

由於 Adobe Flash Professional 在多媒體應用的便利性及高互動性，是製 作電腦多媒體學習教材時相當常用的工具，所以本研究系統的開發將在 Adobe Flash Professional CS6 上以 ActionScript 3.0 為程式語言來進行。

Flash 與 Kinect 裝 置 溝 通 介 面 上 先 前 有 as3KINECT 網 站 (http://www.as3Kinect.org/)開發了 as3Kinect 類別指令，讓 Flash 設計者可 以利用其 API 建構 Kinect 相關的應用，但由於 as3Kinect 的架構在使用上仍有 許多問題，發現初始追蹤定位慢及操作中容易遺失追蹤等問題有待克服（王曉 璿、鄭博旗、林志宏與黃敏記，2012）。張慶權（2011）也發現透過 OPEN NI 函 式庫取得的原始資料會有不準確，或部份關節不靈敏的現象。2011 年 11 月 as3NUI 網站(http://www.as3nui.com/)發表了 AIRkinect 1.0，以 AIR(Adobe Integrated Runtime)技術擺脫 as3Kinect client-server 的架構，在 Flash 下直接外掛 ANE(Native extensions for Adobe AIR，譯為「原生擴充功能」)，其操作及反 應速度已優於 as3Kinect（王曉璿、鄭博旗與林志宏，2012）。

三、小結：

綜合 Kinect 軟硬體的了解與探討，現今 Kinect 軟硬體技術已經成熟，因此 本研究將以 Aobe Flash Professional CS6 為開發工具，利用 AIRkinect 提供的 類別指令並結合 Kinect 體感裝置，設計並開發一個以 Kinect 體感裝置輔助國小 4 至 6 年級新式健身操的學習系統。