La nuova tecnologia Microchip permetterà di interagire con i sistemi mobile attraverso i gesti. In questo articolo della Rubrica Firmware Reload vediamo in dettaglio come funziona.
Introduzione
Nonostante vi siano già in commercio dispositivi in grado di riconoscere i movimenti del corpo umano, la loro applicazione si limita al campo dei videogame in quanto non sufficientemente efficiente da essere applicata al campo dei dispositivi mobile. Ebbene, Microchip Technology ha presentato il nuovo MGC3130, il primo controller gestuale configurabile al mondo basato su electrical- field (E-field): il dispositivo garantisce consumi ridotti e un preciso, rapido e robusto processo di tracciamento delle mani con riconoscimento della gestualità free-space. La tecnologia è chiamata GestIC e si basa sulla generazione di un campo elettrico all’esterno del dispositivo per rilevarne le variazioni dovute ai movimenti di corpi al suo interno. Il campo elettrico può essere generato da una matrice di elettrodi che può essere stampata su un circuito ed inserita negli strati di un touchscreen, il range di utilizzo dovrebbe essere di circa 6 pollici, ovvero poco più di 15 cm, sufficienti per affrancarci dalle fastidiose ditate onnipresenti sugli schermi touch degli smartphone di oggi. Con un consumo di potenza inferiore ai 150 microwatt in modalità di rilevamento attivo, l’MGC3130 permette il riconoscimento permanente della gestualità 3D anche nei prodotti alimentati a batteria, dove i budget energetici sono estremamente ridotti. Il progetto low-power dell’MGC3130 e l’ampia varietà di modalità operative configurabili assicurano consumi più bassi di qualsiasi altra tecnologia di rilevamento 3D, con livelli inferiori anche del 90% rispetto ai sistemi gestuali basati su videocamera.
Le gesture vengono campionate 200 volte al secondo e grazie alla propria libreria on-chip di gesti umani naturali e intuitivi - denominata Colibri Suite - la tecnologia GestIC raggiunge i tassi di riconoscimento gestuale eccezionalmente alti imposti dai moderni prodotti consumer con una risoluzione pari a quella di un mouse, 150 DPI. La Colibri Suite associa un modello Hidden Markov stocastico a una serie di vettori x/y/z di posizionamento gestuale: il tutto mette a disposizione dei progettisti un set affidabile di gesti 3D - relativi a mani e dita - facilmente riconoscibili e utilizzabili nei loro prodotti. Esempi includono l’attivazione su avvicinamento, il tracciamento della posizione, i gesti a scatto, i gesti circolari e i gesti simbolici: questa gestualità può essere utilizzata per effettuare funzioni quali l’accensione o lo spegnimento, l’apertura di applicazioni, il puntamento, il click, lo zoom, lo scroll, il mouse-over e molto altro ancora. I progettisti possono sfruttare questa libreria per arrivare più rapidamente sul mercato e per ridurre i rischi di sviluppo, semplicemente adeguando i comandi dei loro sistemi al vasto set di gesti predeterminati e collaudati definiti da Microchip. Oltre a questo, il chip offre agli sviluppatori la flessibilità necessaria per utilizzare segnali pre filtrati provenienti da elettrodi, i quali permetteranno di introdurre nuove funzionalità nelle loro applicazioni. La tecnologia GestIC utilizza questi elettrodi di rilevazione, realizzabili con qualsiasi materiale conduttore - per esempio, tracce di circuiti stampati, o il rivestimento ITO (Indium Tin Oxide) di un sensore tattile - per permettere un’integrazione invisibile dietro l’alloggiamento del dispositivo. Ciò consente lo sviluppo di progetti industriali visivamente accattivanti, con costi di sistema molto bassi.
Figura 1: Schema a blocchi del controller MGC3130
Oltre a questo, la tecnologia assicura una copertura superficiale del 100%, eliminando i punti morti dovuti “all’angolo di visualizzazione” tipici di altre tecnologie. Con un range di rilevamento che arriva a 15 cm, l’MGC3130 rappresenta una tecnologia ideale per i prodotti nati per essere utilizzati in stretta prossimità o caratterizzati dall’interazione diretta con l’utente. Grazie a questo range di caratteristiche intelligenti e configurabili, l’MGC3130 consente ai progetti di soluzioni d’interfacciamento uomo-macchina, utilizzate in varie industrie, di raggiungere dei livelli rivoluzionari di funzionalità. Microchip sta già lavorando con numerosi costruttori di dispositivi di input e di altri prodotti, per implementare dei controlli innovativi ed efficienti per l’interazione con gli utenti. Un esempio significativo di applicazione riguarda le tastiere, le quali possono beneficiare delle avanzate capacità di interfacciamento del nuovo sistema operativo Windows ® 8, basato su controlli di movimento e gestualità free-space invece che su azioni tattili su schermo. L’MGC3130 mette a disposizione una sofisticata, precisa e robusta interfaccia gestuale 3D e una soluzione di tracciamento della posizione delle mani, contraddistinte da caratteristiche e dotazioni quali:
- 150 DPI, risoluzione mouse-like, rapporto di campionamento a 200 Hz per il rilevamento anche dei movimenti più rapidi di mani e dita
- Front end analogico super-low-noise per un’interpretazione ad altissima precisione di ingressi di rilevamento a elettrodi
- Auto Wake-Up on Approach configurabile per un consumo di 150 microwatt: funzioni di rilevamento gestuale sempre attive anche nelle applicazioni mobili con vincoli sui consumi
- Auto calibrazione automatica per una elevata e costante accuratezza per tutta la vita del prodotto
- Elaborazione digitale dei segnali a 32-bit, per l’elaborazione in tempo reale dei dati di posizionamento x/y/z e della libreria gestuale Colibri Suite Memoria Flash integrata, per facilitare l’aggiornamento sul campo dei prodotti già in commercio E-field 70-130 kHz ad elevata frequenza di hopping per evitare le interferenze RF e resistente ai disturbi luminosi e audio provenienti dall’ambiente
Microchip annuncia anche il Sabrewing MGC3130 Single Zone Evaluation Kit (part # DM160217). Disponibile al costo di 169 dollari, il kit consente lo sviluppo basato su MGC3130 e mette a disposizione un elettrodo selezionabile da 5” o 7”.
Il kit è equipaggiato con l’interfaccia grafica d’utente AUREA (scaricabile gratuitamente) la quale consente ai progettisti di adattare i comandi dei propri sistemi alla Colibri Suite di Microchip. La Colibri Suite è una libreria completa di gesti naturali 3D di mani e dita ed è pre programmata all’interno dell’MGC3130. Campioni del nuovo MGC3130 di Microchip, basato su tecnologia GestIC, sono disponibili da subito: il dispositivo è fornito in package QFN da 5x5 mm a 28-pin. La produzione in volumi è prevista per aprile 2013.
Figura 2: Le variazioni del campo elettrico rilevate dal controller
