In Zusammenarbeit mit Microsoft Research implementierte das in Silicon Valley basierte Hardware-Team die neue „time-of-flight“ Kameratechnologie in die im nächsten Monat erscheinende Xbox One.

Das Team sah sich mit der Herausforderung konfrontiert, eine sogenannte Time-of-Flight Kamera für den im kommenden Monat erscheinenden Nachfolger der Xbox 360, der Xbox One, zu erstellen. Mit dieser Innovation wird die einzigartige Objekt- als auch Gestenerkennung noch weiter optimiert. Umgesetzt wurde das Ganze in enger Zusammenarbeit mit den Kollegen von Microsoft Research. 

Time-of-Flight Kameras senden Lichtsignale und messen dann die Dauer deren Rückkehr. Da hier Lichtgeschwindigkeit gemessen wird muss die Messung auf ein 1/10,000,000,000 korrekt sein. Die genaue Tiefenmessung von Objektreflexionen in einer Umgebung befähigt die Nachbildung dieser Objekte in digitalisierter Form.

Die Kinect-Technologie und deren erweiterte Fähigkeit der Time-of-Flight Messung ist zum einen eine bahnbrechende neue Innovation für die Xbox One und zum anderen ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal im Wettbewerb mit der Konkurrenz. Die Umsetzung dieser Technologie benötigt ein erweitertes Sichtfeld mit einer genaueren Messung und höheren Auflösung, was anhand eines Infrarot-Sensors, welcher wenig bis gar kein Licht erforderte, umgesetzt wurde.

Die relativ neue Time-of-Flight Technologie wurde zum ersten Mal mit Kinect in einem kommerziellen Produkt angewandt. Die Forschungsergebnisse auf der Xbox One sind das Ergebnis jahrelanger Arbeit, die in Teilschritten zunächst mit kleinen Projekten oder Problemen beginnend und schließlich mit einer breiten Palette an Forschungs-Know-How erzielt wurden. Verschiedene Disziplinen bei Microsoft Research flossen hier ein: maschinelles Lernen, Signalverarbeitung, Anwendungen der Time-of-Flight-Technologie und die daraus resultierenden spezifischen Systemanforderungen. Die analoge Kodierung der Time-of- Flight Daten stellte anfänglich Herausforderungen für die Lösung des Problems dar. Denn durch diese Kodierung vermischten sich die Objekte im Vordergrund, die nahe zu den Objekten im Hintergrund standen, miteinander.

Dies führte zu einer Vielzahl an Informationen und um die Vordergrund- Hintergrundmessung als auch die der Szenensegmentierung zu verbessern, war es notwendig den Datenfluss, anhand eines Software-Algorithmus im Sensor, zu filtern ohne jedoch die Performance zu filtern oder zu schwächen.

Die Bewegungsunschärfe stellte sich als weitere Schwierigkeit heraus. Mit Hilfe der Global Shutter Anwendung bei der Time-of-Flight Kamera konnte diese signifikant verringert werden von 65 Millisekunden bei der ursprünglichen Kinect auf weniger als 14 Millisekunden, die sie jetzt hat. Ein weiterer Vorteil wird der neue Infrarot- Sensor sein, der Objekte auch in völlig abgedunkeltem Raum identifizieren kann und gleichzeitig auch Handbewegungen aus vier Meter Entfernung erkennt.

Dank des erweiterten Sichtfelds können nun bis zu sechs Personen gleichzeitig an der Konsole spielen, auch  Erwachsene mit Kindern, da der Größenunterschied quasi aufgehoben wird.

Die neue Xbox One wird ein weiterer Beweis, wie die gemeinsame Arbeit der Produktgruppen und der Forschungsteams bei Microsoft ein extrem innovatives Produkt für den Kunden hervor bringt. 

Posted by Barbara Steiger
Communications Manager Entwicklungssoftware und Innovation