Apple II ▷ ゲームI/O応用編(2)
▷ 3次元ジェスチャセンサ
英国のPimoroniという会社がいろいろとおもしろい商品を販売しているので，ときどきサイト訪問をしています．最近も気になるものがひとつありますが，しばらくはお預けです・・・．
そのPimoroniが，"Skywriter"という名の3次元ジェスチャセンサを販売しています．英名は”3D Gesture Sensing for Raspberry Pi and Arduino"です．
ジェスチャセンサは光学的に検出するコンパクトなデバイスが出回っていますが，"Skywriter"は電場の近接効果を利用したものです．
▷ Skywriter について
Skywriter の仕様はおよそ以下のとおりです．
位置データ(x, y, z)を取得できる．
フリック、タップ、ダブルタップなどのジェスチャーに対応．
3.3V系または5V系に対応．
Arduino（およびPython）のライブラリが提供されている．
電場の近接作用により位置を検出できる．検出距離は最大10cm程度．
非導電性素材（アクリルや布など）を透過して検出することが可能．
とくに５と６に注目しました．こうした特長をみるとたいていの場合，単純に思いつく応用は（なんちゃって）テルミンのような電子楽器でしょう．はたして何ができるのか・・・
▷ Skywriter について
3D Gestureのセンサ原理を説明した資料があります．
https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/OTH/ProductDocuments/DataSheets/MGC3030-3130-3D-Tracking-and-Gesture-Controller-40001667F.pdf
これを読むと，このデバイスの背景にある物理は大学初等レベルでしょうか．磁気成分が実質的にゼロの3次元擬似静電界がデバイス平面上に形成され，アースされた（伝導性のある）人体の尖った指先が近づくと電気力線がそこに集中して3次元電界が局所的に減少，その変化量を検出して位置情報を算出するしくみになっています．原理自体はわりとイメージしやすいでしょうけれど，「位置情報を算出」のアルゴリズムは手強そうです．
電場の近接作用は環境にも大きな影響を受けるので，扱いはかならずしも容易ではなさそうです．状況によっては空間分解能も位置分解能もあまり期待できないと考えられ，空間情報といっても「動き」をとらえる「ジェスチャセンサ」にどうも限定されるのではと想像していました．実際ネットで調べたところ，実例はジェスチャが多いようで，その他は繋いでみたけど続報なしが多いようです．・・・かくいうぼくもそのひとりになってしまうのか．
▷ Skywriter の実験
これまで記事にしてきたジョイスティックやトラックパッドはxy平面の座標データをApple IIに引き渡していました．今回はxyz空間の３次元座標データを引き渡すことになります．そこでデジタルポテンショメータを１セット追加した回路を構成しました．回路全景は写真１のようになります．
ブレッドボードとskywriterを黒い板の上に載せています．この板は裏側がアルミプレートになっていますが，電場が受ける環境の影響を軽減するためのささやかな遮蔽体としての役割を期待してのことです．
実験のようすを以下の動画でおみせします．
3次元データはそれなりに取得できているようですが，空間分解能と位置分解能の検証はまだしていません．適当な厚さの本（非導電性素材だ！）をセンサの上に積み重ねてデータを取得すればあるていどメドはたちそうです．ただ環境の影響をおおきく受けており，机の金物ばかりか盤面の直下にある我が足の影響でさえ受けることさえあります．
▷ skywriterというシャレた名にふさわしい工作を
実験してみてわかったことはskywriterがセンシティブであるいうことです．安定した動作環境を整えるためには遮蔽の仕方に工夫が必要です（ぼく自身もしっかりアースしなきゃ）．そのうえで分解能の検証をしたいところです．skywriterというシャレた名にふさわしい工作を考えると，3次元ドローイング（writerではなくdrawerか）に挑戦したいと考えています．これは見方をかえると指先による3次元スキャナといえそうです．あるいはこのセンシティブさゆえの不安定を逆手にとってボードゲームやアーケードゲームの入力装置に使うもありでしょうか．
▷ 余談
製品背面には「海賊ロボ忍者さる」と書かれています．社名にちなんでいるそうですが，その順番だと「海賊さるロボ忍者」かな・・・とクイズを知人にだしたら「なるほど！」と納得していました．
