※ [本文转录自 Nintendo 看板] 作者: serialhon (人生如梦) 看板: Nintendo 标题: [转录][资讯] Wii的感测原理 时间: Wed Mar 21 19:49:35 2007 ※ [本文转录自 share 看板] 作者: walleyeknee () 看板: share 标题: [资讯] [转录]Wii的感测原理 时间: Fri Mar 16 01:04:28 2007 突破重围的革命性游戏︰揭露Wii发展秘辛 ‧digitalhome 2006/11/07 引发新世代电视游乐器大战的始作佣者─「微软XBOX 360与新力PlayStation 3」，这两 间公司以资金堆积起工程成就後，电视游乐器的元老─日本任天堂，以他们的创意重新投 入市场，也许会改变现有的游戏思维。 【文／S.Roash】 Wii Remote原理 任天堂Wii使用的CPU是IBM特地为其生产的「Broadway」处理器，属於PowerPC系列。所以 Wii并非不重视计算性能，只是他们不抢第一名而已 （图片来源：http://www.marketwire.com/mw/release_html_b1?release_id=161103） 现今游戏所需的基本画面，都比以往的复杂许多，已经变成传奇历史的小精灵、大金刚， 只能在电脑模拟器中回味了。任天堂并没有放弃游戏画面的要求，他们也使用特殊的处理 器晶片控制游戏画面，只是使之维持在某个水准就好，不必拼到第一。毕竟在这个半导体 技术飞跃发展的时代，花大钱买到的顶尖功能，一年後价格可是腰斩再腰斩。 不过有趣的八卦是，Wii、PS3与XBOX 360，都是使用IBM的PowerPC处理器技术，英特尔在 这边可说是出局了。 Wii既然不以CPU与微软XBOX 360或新力PS3抗衡，所凭藉的就是创意 ，重新将乐趣带回游戏，而非画面精美的惊叹。Wii最大的特徵就是「把手」。这玩意儿如 果照惯例说是把手的话，真的是太侮辱任天堂的创意，所以下文都照任天堂的命名，叫做 「Wii Remote」。 Wii Remote内建麦克风与喇叭，支援震动功能，可说将视讯以外的输出入信号通通集中在 玩家的手上。Wii Remote的「Remote」，意指远处遥控，透过蓝芽通讯技术与主机相连， 去除电线的困扰，事实上Remote一定得去除电线，不然内建的运动感测技术根本无从发挥 。 Wii Remote可以感应使用者的动作，配合游戏设计模拟出非常融入内容的游戏。任天堂 曾经展示几种创意游戏，将Wii Remote当作球棒挥动、当作刀子砍劈、同高尔夫球杆挥动 ，或是简单模拟机车油门把手等等。当使用者执行这些动作时，不会乖乖坐在椅子上，而 是会四处移动，和以前的电视游乐器最大的不同，当然是在控制的方式，而且也让信号回 馈的方式不同，所以Wii必须把声音与震动装置都安装在把手上，以无线方式传递信号。如 果不这麽做，把手与主机之间的电线不但要拉到几公尺长，而且打棒球时每挥棒一次，就 得找人帮忙解开身上的电线。 Wii与加速度 Wii使用的是ST公司生产的三轴加速度感测晶片 Wii之所以有这麽炫的功能，完全在它抛弃传统的输入方式，改用其他机制作为机器输入方 式。有些文章介绍Wii时，说Wii是用使用者的姿态动作作为输入方式，这样的说法太简化 了，Wii并不是利用使用者的姿态，而是利用加速度当作输入方式。在地球表面上，重力加 速度无所不在，因此使用者握着把手时，不论是怎样的姿态，Wii都可以知道是那边向下， 藉以猜测大概的姿态。 究竟什麽是加速度？加速度是用来形容速度是如何被改变的。 比如说你拿着Wii的摇杆，花了一秒钟从右移到左，Wii摇杆会随着你的手从静止，也就是 速度零，加速到某个速度，然後减速到静止。在这个过程中，加速度先是向左边加速，差 不多移动到中间後开始减速，换个说法，就是向右边加速，直到静止。因为速度有改变， 而速度改变有多快就是加速度。 不过，Wii无法得知摇杆的位置，它不知道摇杆是用手握住从右移到左的？还是用嘴巴咬住 作出夸张的搞笑演出，它仅知摇杆怎麽改变移动方式而已。而且除了不知道摇杆所在位置 外，连摇杆的移动速度也测量不到。 可以想像一下，假设你在一台时速一百公里的巴士上 玩Wii游戏，如果这个时速一百可以被Wii测量到的话，你的任何动作都不可能比它快，所 以你无法在Wii上做出与汽车反向的动作，那什麽棒球、高尔夫通通不用玩了。 也就是说，测不到速度这件事其实挺好的，这样到处都可以好好玩一场Wii游戏。套句物理 学术语，这是因为在描述一个物体的速度时，除了时间外，还有位置、速度与加速度三个 量，Wii只有知道时间与加速度，要推测速度与位置两个物理量有实际上的困难。以刚刚这 台想像中的巴士为例，除非从静止时开始记录加速度，不然Wii不会知道速度有多快，而煞 车时，由於有很明显的加速度，一定会影响Wii的游戏进行。 新游戏新挑战 以前没有微机电晶片时，只能用其他方式测量重力的表现，如图中的水银开关。中间亮亮 那颗是一粒水银，一旦有加速度就会改变与两个导线的接触状态 Wii Remote的特点鼓舞许多电玩爱好者，当他们看到广告片的内容，可以挥舞虚拟的刀子 与电脑互相厮杀，可以握着摇杆当作网球拍大力挥出去，简直是迫不及待想买一台来玩。 但当你知道Wii Remote所凭藉的原理後，相信也可以理解Wii Remote的限制，世事美好， 只是常有遗憾。玩家握着Wii Remote做出挥棒的动作时，Wii的CPU并不知道这是个挥棒的 动作，他只是根据Wii Remote传回来的加速度大小与方向，判断这是否合乎挥棒动作应有 的信号。所以在某些条件下，使用者也许可以找到一些动作，拥有类似的加速度方式，藉 以欺骗游戏程式。 反过来说，如果你找不到某个动作可以合乎挥刀大砍的条件，程式又没有设计传统控制方 式，这游戏玩起来可会累死人。更悲惨的是，Wii Remote再怎麽精巧，它也只是一个小小 没什麽重量的塑胶棒，想拿这个塑胶棒模拟球棒，「力道」的掌握是注定做不到的，更何 况球拍打到球时会有的力回馈反应，这也是Wii Remote无法提供的。 撇开这些不谈，对於游戏软体公司来说，新的输入法也是另一大挑战。以往的按钮不论是 十字标，或是八方向按钮，对程式设计师来说不过是一堆0与1的信号，0代表没事，1代表 按下按钮，程式做出相对应的动作即可。但现在面临的是空间中的物理现象，对力学没有 一番研究的人很难在上面发挥创意。 早期任天堂宣布Wii要配备运动感测技术时，对外公布配备Analog Devices公司所生产的 ADXL系列感测器，除了他们的产品相当成熟外，另外当时能生产三轴感测器的厂商真的不 多，大多是双轴，甚至是单轴而已。 但是现在传出任天堂把加速度感测器替换成ST公司的产品，这件事对於Analog Devices是 个很大的打击，能够生产这种感测晶片的公司没几间，相信任天堂一定有自己的理由。以 前MEMS加速度感测晶片最大市场是汽车用途，当撞车时，瞬间加速度会启动感测晶片，进 而爆发安全气囊，但这只需要单轴感应即可，而且也不需要很精确的测量结果。 Wii将加 速度感应技术引进电视游乐器市场，确实需要更复杂的三轴感测与计算技术，可能变成此 技术最大的一块应用场合。 如同任天堂一开始为Wii所取的名字「Revolution」(革命)，Wii不但有可能改变游乐器的 使用概念，也有机会证实，游戏的重点在游戏本质，而非一味加强画面华丽程度，这是值 得我们期待的游戏革命。 加速度与重力加速度 地球上的重力加速度就是地心引力，就算我们站立不动，我们还是以24小时一圈的速度绕 着地球跑，所以重力加速度还是有作用的，只是我们跟四周景物都跟着地球跑，除非使用 特殊仪器，否则我们无法察觉的。加速度与重力加速度的来源未必相同，但结果是相同的 ，Wii不能分辨加速度的来源是地球还是人，如果在我们刚才所说的巴士上，还多了一个汽 车的加速度，这些加速度总和在一起，会搞混Wii的加速度感测器，所以游戏也不能设计得 太复杂。 怎麽测量加速度 测量加速度有点麻烦，要多翻物理课本才行，若只是要感应到加速度，那就简单多了。据 笔者非正式的考证，最出名又简便的重力感应方式，是日本秋名山上一个从小开车送豆腐 的小子，他老爸在车上放一杯水，只要急煞车，或是急加速，甚至是转弯动作，加速度都 会让杯中的水泼出，因此知道加速度是否过大。 笔者很期待甩尾赛车游戏可以在Wii上登场，但要在Wii上装一杯水就免了，想当然尔电子 设备不会用一杯水来测量加速度，用一小滴水银倒是有看过，这水银被保护得很好，封在 一个小管子内，里面有两根电线，水银一旦改变位置，会让电线导电，或是变成不导电， 算是测量到物体的位置变化。用水银测加速度没办法测得很准，但省电又便宜，有些汽车 防盗器就是以这种原理做成的，以此作为汽车防盗器，或是之前有人做成机车倾倒警示器 都很称职，但就是没办法达成Wii所需要的功能。Wii不能只知道物体是否有震动而已，还 要知道往那边加速，加速度有多大，才足以感测人体的移动变化。 Wii测加速度的方式 以微机电作为加速度感测器的方式有很多种，像Wii使用的是ST公司所开发的晶片，晶片内 有三个「制作欠佳」的电容，可以测出我们想要的物理现象。它依赖两个物理原理，第一 个是在晶片上制作两片微小带电板，一片固定在晶片上，另一片以浮动的方式，可以想像 是用弹簧支撑在第一片板子上。一旦晶片有加速度，第二片板子会稍微离开或靠近第一片 板子，靠弹簧拉紧不至於飞走或互相撞击。我们不妨这样想像，你拿着一个弹簧，弹簧另 一端是一颗有点份量的球，只要挥舞弹簧，便可以看到弹簧的长度会变长或压短，所以弹 簧的长度与加速度是有关的。 接着第二个物理原理比较难懂，因为是肉眼看不到的电学，想像力发挥不了太多帮助。学 过基本电学的读者可以回想一下，两片导电的板子，只要不相连，就是一个平板电容器。 此电容器的电容值，与两片板子的距离成反比。意思是说，当两片板子间的弹簧被压缩时 ，电容值会上升，反之下降。 将以上两个物理原理串联起来，就知道是怎麽回事。微机电 做成的晶片内有非常微小的两片板子，用有弹性的方式固定住，两端通电变成电容。 一般的电容拥有固定的电容值，这玩意儿则相反，当晶片上有加速度时，加速度会改变电 容器的电容值，我们只要测量电容值的改变量，就知道加速度。 这种方式可以测量出一个 方向的加速度大小，因为我们是生活在三度空间内，所以Wii使用的晶片内是三个互相垂直 的电容式测量器，可以测量出三个方向的加速度，包含地球重力在内。虽然Wii可以测出三 个方向的加速度，但写游戏的人不一定需要使用到这样多的数值，以Wii所发表的游戏影片 看来，应该是有不同的设计才是。 (本文感谢「雷优科技」对加速度感测器所提供技术解释。) 【digitalhome 第89期 11月号】 不知道有没有op 有的话自行删文 不过真是太酷了! --

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