Kinect for Xbox One @ Windows 簡單測試

之前在《Kinect for Xbox One @ Windows 開箱文》已經簡單介紹過微軟第二代的 Kinect 感應器、並且開箱了～不過由於台灣無法直接買到 Windows 的版本，所以 Heresy 這邊是購買給 Xbox One 用的，然後再加買給 Windows 用的轉接線。

不過由於 Heresy 是拿到東西後，才發現第二代的 Kinect 很挑  USB 3.0 的控制器；Heresy 自己在用的開發機因為是採用 ASMedia 的 USB 3.0 控制器，所以根本不能用…這幾天則是終於弄到了一張 Renesas（NEC）晶片的 USB 3.0 擴充卡，才終於可以讓他上線了～

所以這一篇，則是來看一些簡單的初步測試結果吧～（還沒有程式開發相關的東西）

首先，下面是 Heresy 手邊有的深度感應器的疊疊樂！由上而下，依序是 ASUS Xtion Pro Live、Kinect for Xbox 360（以下稱 Kinect v1）、以及這次的主角 Kinect for Xbox One（以下稱 Kinect v2）。

 

可以看到，基本上 ASUS Xtion 系列的感應器，由於在功能上算是比較少的，所以體積也最小，同時也不用接電。

而 Kinect v1 和 Kinect v2 的大小都相當大，而且還需要額外的電源；兩者比較起來，Kinect v1 雖然比較寬，但這應該是外型的關係，實際上體積應該是相差無幾的。但是如果考慮到連接線的話，Kinect v2 就徹底輸了…因為他不像 Kinect v1 一樣，靠一條轉接線就可以搞定，而還需要集線器和變壓器，這也讓他的可攜性大打折扣。

如果要比較這幾款感應器的規格的話，大概會如下：

	Kinect v2	Kinect v1	Xtion Pro Live
深度影像	512 x 484 @30 Hz FOV: 70 x 60	640 x 480 @30FPS FOV: 57 x 43	640×480 @30FPS FOV: 58 x 45
彩色影像	1920 x 1080 @30hz （低光源模式為 15hz）	1280×960 @12FPS 640×480 @30FPS	1280×1024 @30FPS
紅外線影像	512 x 484 @30 Hz	640×640 @30FPS	1280×1024 @30FPS

上面的資訊，Kinect v2 的部分主要是參考微軟的《Kinect for Windows features》，而 Kinect v1 和 Xtion Pro Live 的部分，則是透過 OpenNI 2 來取得的（參考）。

其中，Kinect v1 和 Xtion Pro Live 其實都是採用 PrimeSense 的 PS1080SoC 這個使用 Light Coding 的方案，所以其實規格算是大同小異，只是微軟又根據自己的需求，做了一點修改而已。而在這個方案裡，他的紅外線影像實際上是透過彩色影像的感應器來取得的，兩者並不能同時使用。

而 Kinect v2 則不再使用 PrimeSense 的技術，而是改採用 ToF（Time of Flight）的技術來取得深度，所以規格和 Kinect v1 有相當大的差異。

和 PS1080 相比，Kinect v2 的深度影像的解析度從 640 x 480 變成了 512 x 484，其實算是縮小的～但是雖然解析度降低了，但是其實它的深度影像的品質應該算是變好的！另外，FOV（Field of View、可視區域角度）也大幅地增加，所以可以再更近的距離、就抓到整個人體了。

而彩色影像的攝影機也由 1280 x 1024 提升到 FullHD、也就是 1920 x 1080 的水準，不但解析度提高了，看起來的畫質也變好了。

在紅外線的部分，Kinect v2 的紅外線影像來源應該是深度感應器（解析度相同），而且可以同時使用～所以如果使用 Kinect v2 的話，要同時開啟三個感應器，基本上是沒有問題的～

下面，就是三者的深度影像與彩色影像的畫質比較（可以點開看大圖）：

	深度影像	彩色影像
Kinect v2
Kinect v1
Xtion

影像擷取的部分，Xtion Pro Live 是使用 OpenNI 2.2 的 NiViewer、Kinect v1 是使用 Kinect for Windows SDK 1.8 的範例程式，Kinect v2 則是使用 Kinect for Windows SDK 2.0 的範例程式。（Kinect for Windows SDK 1.x 僅能用在第一代感應器，Kinect for Windows SDK 2.0 僅能用在第二代感應器，兩者可同時安裝、使用。）

三台感應器基本上是放在接近的位置（上面疊疊樂的方法）、同一狀態下來做畫面擷取的。可以看到，Kinect v2 的深度影由於 FOV 較大，所以能看到的東西比較多，而他的解析度雖然略為降低，但是畫質卻比較好、邊緣破碎的程度和使用 PS1080 的感應器比起來，算是降低了不少；這應該也就是微軟所說的「提高三倍精確度」（參考）了～

不過，雖然畫質的確較好了，但是在畫面中依然可以看到深度點閃爍的問題，不過相對起來，應該是比較不嚴重了；而針對特定顏色／材質，依舊有可能會有較差的感應效果，這點應該是紅外線光學是深度感應器無可避免的問題了。但是在 Heresy 這邊之前用 PS1080 的感應器一直抓不到日光燈燈罩，在 Kinect v2 則是有的時候可以抓到了！雖然還是不穩定，但是效果已經好不少了～

至於彩色影像的部分，由於感應器和鏡頭的升級（至少鏡頭變大了），所以畫質也有相當地提升，和之前比起來，應該算是感覺的到的差別了～

紅外線影像的話，Kinect v2 的畫面可以參考右圖。這邊雖然沒有貼出比較，但是或許是由於 Kinect v2 不是採用 Light Coding 這種紅外線散斑，所以她的紅外線影像相當地乾淨、不像 PS1080 的一樣會拍到一堆雜點，而畫質也滿漂亮的，感覺就像看紀錄片的夜視畫面一樣。

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而在後續的分析部分，Kinect v2 的人體骨架追蹤人數由兩人增加到了六個人，而關節點的數量也由 20 個增加為 25 個；其中最重要的，應該就是現在還可以偵測手部的開闔狀況了！

下面左圖，就是官方的範例程式的畫面，右圖則是 Kinect Studio 的畫面。可以看到，他在手掌部分多了一些關節點，而也用顏色來標示出目前手掌的狀態。

 

由於現在在某種程度上可以偵測到手是否有握起來（捏住）了（感覺類似 PrimeSense 的 Grab Detector），所以在互動的設計上，應該會更好實作了。

而簡單地玩了一下後，感覺上他的骨架的穩定性、正確性應該都算是不錯的～但是在捏住的動作上，感覺還是有些模糊的空間，沒有那麼精準就是了。

另外，在人臉的追蹤與辨識這塊，這一代的 Kinect 針對人臉，還可以做出進一步的資訊分析，包括了基本的情緒、兩眼與嘴巴的開闔、臉的方向性等等（這些應該是基於彩色攝影機的畫面？）。

這些資訊如果可以善加利用的話，應該也是可以玩出一些東西。（比如說，使用者是不是已經用到火大了？ XD）

但是個人在測試的時候，是覺得她的人臉追蹤的穩定性不如骨架高，常常會有沒找到人臉的狀況；而部分資訊判讀的準確性，看來也不是相當精確。這點就不確定是測試環境的問題還是怎樣了。

而右圖則是微軟提供的「HD Face」的範例；他基本上是把抓到的表情，套到一個虛擬的人臉上，感覺還算滿有趣的。

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至於內部結構的部分，有興趣的話，可以參考 ifixit 的《Xbox One Kinect Teardown 》這篇潔體紀錄；下圖就是取自於該文章的內部結構圖（這個感應器應該是上下顛倒的）：

Heresy 自己也有使用 Xtion 的紅外線影像、在不破壞機體的情況下，試著拍裡面的狀況；其結果如下：

 

基本上，可以看到最感應器最右側的是彩色攝影機，而中間則有很名前的三個白色方塊、旁邊還有一個圓形；沒弄錯的話，這一組就是 Kinect v2 的深度感應器模組了～

不過個人比較好奇的，是在左邊 Xbox 的 logo 旁邊，還可以看到一個白色的圓；而在 ifixit 的拆解圖裡面，也可以看到這邊的確有留一個洞、後面看來有一個 LED 燈（應該是吧？）。但是這個燈到底是用來幹嘛的？Heresy 就不曉得了，因為就算 Heresy 把這個區域遮住，Kinect 的所有功能看來都還是正常運作啊…如果有人知道他是幹嘛的話，也麻煩講一下吧～

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整體來說，Kinect v2 的感應器，姑且不論軟體方面的改進，在硬體上、原始資料的品質，也算是提升了不少～如果是想在 Windows 上玩體感互動，應該算是個升級版的選擇。

而個人覺得比較可惜的，是微軟選擇針對新的感應器發展新的 SDK，導致新的 SDK 不能用在舊的感應器上，這也讓舊有的程式如果要用在新的感應器上，就得重新修改過，而新的 SDK 的功能也無法在舊的感應器上使用…個人實在不太喜歡這種完全不相容的做法啊…

總之，之後應該會試著開始寫 Kinect for Windows v2 的程式吧～