Ein Prozessor sorgt dafür, dass ein Handy möglichst schnell läuft. Doch der kleine Chip leistet noch mehr. Wir haben uns von Avner Goren, dem verantwortlichen Manager für strategisches Marketing bei Texas Instruments, den OMAP-4-Prozessor erklären lassen. Er erläuterte uns die Finessen des Natural User Interface, also der unsichtbaren Fähigkeiten wie Gestensteuerung und 3D-Verarbeitung des potenten Dualcore-Chips.
Bewegungssteuerung - bei Spielkonsolen ein alter Hut
Dass die Spielekonsole Wii von Nintendo trotz unterdurchschnittlicher Grafik so erfolgreich geworden ist, liegt fast ausschließlich an ihrer innovativen Bedienmethode. Denn der Spieler nutzt dabei keinen herkömmlichen Gamecontroller wie bei Playstation und Xbox, sondern steuert Spiele durch seine Bewegungen. Ganz ohne Controller kommt man dabei aber noch nicht aus, sie repräsentieren mal einen Baseballschläger und mal eine Schusswaffe.
Inzwischen haben auch Sony und Microsoft die Bewegung als Steuermechanismus für ihre Konsolen entdeckt, schließlich lässt sich der Spieler so viel stärker ins Geschehen involvieren. Am fortschrittlichsten ist dabei das Kinect genannte System für die Xbox360. Hierbei verzichtet man ganz auf einen zusätzlichen Controller – der Mensch wird zum Eingabeinstrument. Eine Kombination aus aktiver Infrarotkamera und passiver herkömmlicher Optik erkennt dabei Entfernung und Position des Gamers im Raum, außerdem nimmt das System auch Sprache und Gesten wahr.
Das Handy mit Gesten steuern - ohne Berührung
Texas Instruments Omap-5-Diagramm | (c) HerstellerDiagramm
Smartphones können das theoretisch auch, allerdings unterscheidet sich die Technik dafür aus ganz praktischen Gründen von der für Spielekonsolen: Einerseits ist die Kinect-Elektronik viel größer, als sie in einem Handy sein dürfte, außerdem verbraucht eine aktive Infrarotkamera viel zu viel Strom, um einen andauernden Betrieb in einem Mobiltelefon zu ermöglichen. Zusätzlich funktioniert Infrarotsicht – also Wärmeerkennung – unter freiem Himmel wesentlich schlechter als in geschlossenen Räumen, und ein aktives System (Infrarot) kostet darüber hinaus auch noch mehr als ein passives (herkömmliche Kamera).
Daher setzt Texas Instruments mit seinem OMAP-4-Prozessor auf einen anderen Weg, um Bewegungen und Gesten für ein Handy erkennbar zu machen. Dabei wird zusätzlich zum Prozessor nur eine Hardware-Komponente verwendet, die moderne Highend-Smartphones ohnehin schon haben: die Frontkamera. Den Rest erledigen spezialisierte Sekundärkerne wie i.MX und DSP (Digital Signal Processor) und ISP (Image Signal Processor), die sich besonders gut für das Erkennen und Interpretieren von Bildernn eignen. Theoretisch könnten diese Aufgaben auch von den Hauptprozessoren übernommen werden, doch das wäre nicht sehr energieeffizient, außerdem würde diese Vorgehensweise Leistung von den CPUs abzweigen, die an anderer Stelle dringender benötigt wird - und zwar immer. Schließlich will man Gestensteuerung nicht erst jedes Mal manuell aktivieren müssen, wenn man sie braucht.
Vergeblicher Gestentanz bei Dunkelheit?
Im Zusammenspiel mit spezieller Objekterkennungs-Software und dem OMAP 4 kann ein Handy quasi sehen. Dabei ist es auch relativ egal, wie die Lichtverhältnisse sind. Denn ein Mensch sieht ganz anders als ein Computer – der Technik reichen dafür wesentlich weniger oder zumindest andere Informationen. Daher genügt in stockfinsterer Umgebung schon das Licht des Displays aus, um eine halbwegs nah vor dem Handy ausgeführte Geste zu erkennen. Einen vergeblichen Gestentanz wird man also auch bei ziemlicher Dunkelheit nicht vollführen müssen, verspricht Texas Instruments.
Die Reichweite, bis zu der Gesten noch erkannt werden können, fällt im Gegensatz zu anderen Systemen wie NFS (Near Field Sensing) sehr üppig aus. Begrenzend ist hauptsächlich die Auflösung der genutzten Kamera. Für Short Range Gestures (Nahbereichsgesten, etwa 10 bis 60 Zentimeter) reichen sogar schon 0,3 Megapixel (VGA), Long Range Gestures (Gesten auf große Distanz) setzen bis 5 Meter etwa 1 Megapixel voraus. Über 5 Meter Distanz zum Handy benötigt man wenigstens 2 Megapixel, über 15 Meter Entfernung sogar 5 oder am besten gleich 8 Megapixel. Außerdem lässt mit zunehmender Entfernung auch die Erkennungsgenauigkeit nach – statt einzelner Finger werden dann etwa nur noch ganze Handbewegungen registriert.
Praktische Anwendungsbeispiele
Ganz so weit sollte man also nicht entfernt sein, allerdings dürfte sich das Hauptanwendungsfeld auch auf Distanzen von 50 Zentimetern bis zu 3 Metern erstrecken. Beispiele sind etwa die Steuerung eines Smartphones im Auto, während es in der Halterung an der Windschutzscheibe hängt. Oder als Fernbedienung für den heimischen Fernseher – dann könnte man sein Handy neben dem Flatscreen in eine Ladestation stecken und den Fernseher ganz ohne Hilfsmittel bedienen. Oder man denke an das Handy oder Tablet als Mediecenter – dann könnte man von der Couch aus Musik mit wenigen Handbewegungen wählen und starten oder einen Film vorspulen.
Erfahrungen haben gezeigt, dass knapp 10 unterschiedliche Gesten ausreichen, um alle wesentlichen Funktionen eines Smartphones per Gesten zu steuern, so Avner Goren. Das klingt wenig, doch dieselbe Geste kann je nach Anwendung unterschiedliche Aktionen auslösen. So ruft in der Bildergalerie eine Wischbewegung mit der Hand von rechts nach links das vorherige Bild auf, im Browser würde man so zur letzten Seite springen.
Wann kommt die Gestensteuerung endlich?
Gestensteuerung klingt nach Zukunftsmusik, schließlich hat Texas Instruments in Zusammenarbeit mit dem israelischen Unternehmen XTR (Extreme Reality) schon in den vergangenen Jahren immer wieder Gesten als die nächste große Steuerungsmethode auf Messen präsentiert. Doch jetzt ist man wirklich fertig mit der Entwicklung, Gestensteuerung könne sofort und voll funktionsfähig eingesetzt werden, so Goren. Man dürfe Menschen keine halbfertigen Produkte vorsetzen, sonst verlören sie das Interesse und kämen später, wenn das Produkt vielleicht doch wie versprochen funktioniere, nicht mehr darauf zurück, erklärte er weiter. Das klingt logisch und verdeutlicht zugleich, wie überzeugt Texas Instruments von seiner Technik ist.
3D ist nicht so einfach, doch OMAP 4 richtet`s
LG Optimus 3D
Während Gestensteuerung noch keinen Einzug in Smartphones gehalten hat, ist 3D seit diesem Jahr auch in Handys anzutreffen (lest dazu unseren technischen Hintergrundartikel). Wie gut der OMAP 4 auf diesem Gebiet ist, hat er nicht zuletzt im LG Optimus 3D gezeigt. Dabei hat er sich nicht einfach nur mit hoher Geschwindigkeit hervorgetan, sondern gerade im Hintergrund brillierte er mit Funktionen, von denen der Nutzer überhaupt nichts mitbekommt. Denn was einfach aussieht, ist sogar sehr schwierig – mit "locker mal eben" zwei Bilder knipsen und übereinander legen ist es nämlich nicht getan.
Die beiden Kameras eines 3D-Handys müssen exakt ausgerichtet sein, schon kleinste Abweichungen führen zu Bildfehlern und zum Verlust des Räumlichkeitseffekts. Und diese Abweichungen lassen sich im Alltag nicht vermeiden, schon durch Temperaturunterschiede verschieben sich die einzelnen Kameras minimal, etwa wenn man das Handy im Winter aus der warmen Hosentasche zieht. Dann sorgt der OMAP 4 mit einem speziellen Algorithmus für den Ausgleich der Fehler, außerdem setzt er in Verbindung mit Zusatzsoftware die beiden Fotos optimal zu einem einzigen 3D-Bild zusammen.
Fazit
Ein Prozessor ist weit mehr als einfach nur eine Kennzahl für die Geschwindigkeit, mit der ein Smartphone arbeitet. Am Beispiel des OMAP 4 von Texas Instruments sieht man, dass im Hintergrund eine Menge komplizierte Prozesse laufen, von denen der Nutzer nicht einmal etwas mitbekommt – und wenn doch, dann ist irgendwo ein Fehler aufgetreten. Und die Entwicklung geht ständig weiter - im nächsten Jahr könnte mit der Gestensteuerung ein weiterer spannender Aspekt hinzukommen.
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