加速度から向きの算出

引き続き、XNAとWiimoteLibで3Dオブジェクトを操作の解析を行います。

過去50個の平均をとってならしている部分を省くと、

    void wm_WiimoteChanged(object sender, WiimoteChangedEventArgs args) {
      WiimoteState ws = args.WiimoteState;        //WiimoteStateの値を取得
      x = ws.AccelState.Values.X
    }
    protected override void Draw(GameTime gameTime) {
      x = (-x * 90.0f);
      x = x / 180 * 3.14f;
      effect.World = Matrix.CreateFromYawPitchRoll(0, y, x);
    }

という感じです。y も同じコード。
AccesState.Values に角度に比例した値、具体的には -1..1 の範囲に丸めた値が入っているのかな？

---

イベントハンドラ

一番上の ws とは何かというと、

      this.wm = new Wiimote();
      this.wm.SetReportType(InputReport.IRExtensionAccel, true);//レポートタイプの設定
      this.wm.WiimoteChanged += wm_WiimoteChanged;              //イベント関数の登録

という手順で登録されたイベントハンドラの引数。

イベントハンドラ登録前の

Wiimote.SetReportType Method (InputReport, Boolean)
  Set Wiimote reporting mode (if using an IR report type, IR sensitivity is set to WiiLevel3)

  public void SetReportType(InputReport type, bool continuous)
    continuous: Continuous data

InputReport はおいといて、continuous は data が連続的な値になるみたいですね。
1byte の値そのままじゃなくて、実数に丸め込むのかな？
しかし AccelState には Values だけでなくて RawValues ってフィールドもあるから両方取れるのだが…。
ちょっと具体的にはよく分からないけれど、こういうパラメータがあることだけ覚えておきましょう。

続いて InputReport は、

InputReport Enumeration
  The report format in which the Wiimote should return data 

Member name	Description
Status	Status report
ReadData	Read data from memory location
OutputReportAck	Register write complete
Buttons	Button data only
ButtonsAccel	Button and accelerometer data
IRAccel	IR sensor and accelerometer data
ButtonsExtension	Button and extension controller data
ExtensionAccel	Extension and accelerometer data
IRExtensionAccel	IR sensor, extension controller and accelerometer data

IRExtensionAccel は IR と Extension と Accel なイベントを有効にする、ということのようです。
内部的にはビットベクトルになってそうです。

---

イベント

Wiimote.WiimoteChanged Event
  Event raised when Wiimote state is changed 
Syntax
  public event EventHandler WiimoteChanged

とのことで、状態が変わったら呼ばれるようです。

このイベントオブジェクトには WiimoteState がメンバ変数にあって、WiimoteState は

WiimoteState Members

Name	Description
AccelCalibrationInfo	Current calibration information
AccelState	Current state of accelerometers
BalanceBoardState	Current state of the Wii Fit Balance Board
Battery	Calculated current battery level
BatteryRaw	Raw byte value of current battery level
ButtonState	Current state of buttons
ClassicControllerState	Current state of Classic Controller extension
DrumsState	Current state of Drums extension
Extension	Is an extension controller inserted?
ExtensionType	Extension controller currently inserted, if any
GuitarState	Current state of Guitar extension
IRState	Current state of IR sensors
LEDState	Current state of LEDs
MotionPlusState	Current state of the MotionPlus controller
NunchukState	Current state of Nunchuk extension
Rumble	Current state of rumble
TaikoDrumState	Current state of the Taiko TaTaCon drum controller

いろいろメンバがありますね。
おそらくはこのライブラリで取得できるリモコンの値はこれで全部なのでしょう。

---

AccelState

長々とイベントハンドラの仕組みを追いましたが、結局のところすぐ上の AccelState.Values を使っています。

AccelState.Values は、WiimoteLib のヘルプによると

Normalized accelerometer data. 
Values range between 0 - ?, but values > 3 and < -3 are inaccurate.

0からの範囲に正規化した値のようです。プラスマイナス3を超えた値は不正確であると。

正規化というのは具体的には何でしょう。
センサから取れる加速度は 1byte の値なので、これをプラスマイナス3の範囲になるように変換したと思われます。
ゼロはおそらく静止状態でしょう。

件のソースコードでは、この値が 1 のときに 90度であるとみなしていました。
力を加えていない時にリモコンを傾けた時に、重力のX方向成分はサインカーブを描きます。
ということは、正規化とは有効値を 3 に収めるのではなくて、リモコン回した時の重力加速度の変化が 1 になるようにしたものということかな。

しかし値はあくまで加速度の成分で、角度に変換されているとはちょっと考えにくい気がします。
おそらくは、サンプルプログラムだから簡単に、サインカーブと比例直線を同じとみなして扱っているのでしょうか。

と、大体予想がついたところで、次はライブラリのソースみたり実測して確認をしましょう。

apt-X

以前のエントリで Bluetooth ヘッドホンを買った話をしました。
その時は iPod 標準で使える A2DP SBC エンコードで聞いていたわけですが、より高音質・低遅延とされる pxc-310-bt は apt-x にも対応しています。

トランスミッタ

せっかくいいヘッドホンなのでこれは試してみるしかないでしょう。

少し調べた感じでは、iPod に付けられる apt-X 対応の Bluetooth トランスミッタは PXC 310 BT と同じゼンハイザー製の BTD 300iと Creative BT-D5 の二つしかなさそうです。

オーディオメーカーとしてはどちらも信頼できますし、単純に価格で BT-D5 を購入。

たまに挿しても認識されないことがあります。
挿しなおせばいいのですが、毎日充電するために抜き挿しするので少々面倒くさい。
Creative にはこのドングルとセットで使う想定のスピーカー
Zii Sound D5には、ドングル挿したまま充電できるドックがあるので、スピーカー買うならこれを選ぶとよいかもね。

接続

ペアリングはマニュアルの通りで問題無し。
ヘッドホンが iPod と繋ぎにいっちゃうんで、iPod の Bluetooth は切っておいた方が良いでしょう。

接続は多少時間がかかります。
たまに接続できないこともありますが、PXC 310 BT の Bluetooth や電源を入れなおせば繋がります。

後は A2DP SBC でも同じでしょうが、たまに電波干渉が気になるくらいです。

特に電子レンジはひどくて、大きめのコンビニの端でも電子レンジ動くとノイズが乗ります。

また、一度 WM3300R の WiFi で iPod 繋ぎながら聞いていたのですが、iPod と WM3300R の間に PXC 310 BT が入るとノイズ乗る感じでした。

AVRCP

Bluetooth オーディオで使われる機能の一つに、AVRCP というものがあります。
これは曲の再生や早送りなどの操作をするためのプロファイルです。

iPod 標準で使える Bluetooth オーディオでは、再生・停止・次曲・前曲はできますが、早送り・巻き戻しはできません。

BT-D5 はちゃんと対応していますので、早送り・巻き戻しもできます。
この機能差を利用して、きちんと BT-D5 経由で接続していることの確認にも使えます。

遅延

さて、apt-X の売りの一つが低遅延です。
DDR S+ の無料版をダウンロードして比較してみました。

SBC では155BPM(A Brighter Day)で矢印マーカーの1/8～1/2くらいのズレ(0.2秒くらい?)が分かり、リズム通りに押すとGreat～Goodくらいというタイミングです。
目押しでプレイできなくは無いですが違和感があって楽しくはありません。

対して apt-X では差は感じられず、ぴったり一致したと思ったタイミングで MARVELOUS が出ます。
もしかしたら微妙な差があって上級プレーヤーは気づくかもしれませんが、僕程度では分からないです。

音質

再接続に時間がかかることもあり、最初に聞き比べたときは「言われれば分かるかな」くらいに思っていました。

実は iPod 届いた翌日に届きまして、SBC 音質を深く体験する前に apt-X に移っちゃいました。
数週間 apt-X で過ごし、先日ドングルを忘れたので SBC で聴いてみてその差に驚きました。
記憶で判別できるくらい、全然違いました。


44.1kHz/192kbps/MP3 をそのまま iPod に持ってきて聴いています(売りものでこのアレンジは無いので)。

NEL の冒頭に残響のあるテクノ音があります。右耳の方は一音叩いた後に小さな残響が次の一音まで続くので浮遊感を受けますが、これが SBC だと途切れてタンタンタンと一音ずつ叩いてステップしている感じになってしまいます。
振幅の解像度というよりかは、そもそも小さな音を切っちゃっているんでしょうかね。

他にも低音の出、音が重なった時の各楽器の分離性等々かなり違うように感じられます。
これは実際に、音楽に浸れるかBGMとして流すかの差になってあらわれてきました。

PXC310BT買うのでしたら絶対に apt-X 使ったほうが良いです。

加速度から向きの算出

前エントリのサンプルコードを貰ってきたサイトに、

• Wiimoteで学ぶ物理(1)
  
• Wiimoteで学ぶ物理：角度を算出
  

という記事があって、加速度から位置を計算する時のポイントが色々かかれています。 しかしまだ位置の前段階、まずは角度です。 正直リモコンで測れる加速度とは何なのかイマイチ掴めていなかったのですが、上の記事を読んで分かりました。

F = ma

の a, 力に比例する値を計測しているのですね。 さらにサーベイしてみても、歪み検出から力を測定しているようです。 加速度を二階積分すれば位置になりますから、そうやって位置も測れるのでしょう。 向きを測る場合は、リモコンに力をかけない状態の加速度、つまり重力加速度を使えばいいわけです。 重力は鉛直方向ですから、静止状態の加速度の方向が「下向き」というわけです。 重力ベクトルとの角度を求めれば、リモコンの向きも分かるわけです。 ＃厳密に言えば遠心力やコリオリの力も考えないといけないかな？ というところで今日はおしまい。

M+ 一体型リモコン

先日モーションプラス一体型のリモコンが発売されました。 スーパースマッシュボールプラス同梱のピンク色のリモコンを入手しまして、WiimoteLib に繋いでみました。

通常モードは普通に動きますが、モーションプラスは認識されていない？ようです。
アタッチメント式のモーションプラスは特殊な I/O アクセスをしていたらしいので、また少し変わったのでしょうね。
早めに対応してくれるといいなぁ。

サンプルを動かす

XNA で Wiiリモコン使ったサンプルが
KOSAKA Laboratory Tips にありましたので、早速ためしました。

コンパイルして動かすのは問題なし。ソースコードのお勉強です。

プログラムのキモは二つあって、XNA/DirectX 関連の部分と、リモコンから取得した値の意味の部分。

XNA

  public class Game1 : Microsoft.Xna.Framework.Game {
    protected override void Initialize() {
    protected override void LoadContent() {
    protected override void UnloadContent() {
    protected override void Update(GameTime gameTime) {
    protected override void Draw(GameTime gameTime) {

ゲームメインのクラスは Microsoft.Xna.Framework.Game のサブクラスとして作り、各種関数をオーバーロードするようです。

Update/Draw がフレーム毎に呼ばれ、それぞれゲーム内部処理と描画処理を記述。

3Dモデルや音楽などは Content という機能で扱うようです。
コンテントプロジェクトというものを作り(XNAプロジェクト作ると自動的にできる)、そこにコンテンツファイルを追加。
すると扱いやすいよう変換して実行バイナリに埋め込まれるそうです。
標準的なデータタイプはそのまま扱えるし、独自形式なら解釈する部分を書けば拡張できる、と。
なかなか良い仕組みですね。

コンテントのロードは

    protected override void LoadContent() {
      this.xfile = Content.Load("wiimodoki");  //Xファイルの読み込み
      foreach (ModelMesh mesh in this.xfile.Meshes)  //メッシュごと
      {
        foreach (BasicEffect effect in mesh.Effects) {
          effect.View = Matrix.CreateLookAt(...);
          effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(...);
        }
      }

Content.Load でできる、と。Xファイルからモデルを読み込んでいるのでしょう。

コードによると、Xファイルには複数の Mesh があり、メッシュはさらに複数の Effect を持ち、Effect には方向などを指定できるらしい。
ここはちゃんと調べましょう。

メッシュ(ModelMesh)はひとかたまりの3Dオブジェクト、と言ってしまっていいのかな。
独立して動かすことの出来る単位だそうです。
人体で言えば頭とか上腕とか、そのくらいの分割単位になるんじゃないでしょうかたぶん。
結び付けられる親ボーンも一つ参照しています。

メッシュはさらにパーツ(ModelMeshPart)に分かれます。
これはマテリアル情位で分割するものらしい。
デバイスに送る頂点情報やジオメトリ情報を持っているそうで、ここが最小単位ですかね。
他にもいくつかの情報を持っていて、その一つにエフェクトがあります。

エフェクトが何なのかはちとすぐには見つからないので保留。
シェーダ関連の情報が入るみたいです。
描画処理の肝の部分でしょう。
そういうわけで、向きのデータなどはエフェクトに入れるわけですね。

また bluetooth

ところで上のテストやっている間、何度も何度もリモコンの接続やり直したわけですが、やっぱ耐え難いものがあります。

もうちょっと調べて見ると
kako.com
flatlib.jp
と、スタックを叩いて自動的に接続するような手法を採っているようです。

Broadcom スタック叩いた経験から、大体やることはわかりますので、ちゃんと作った方が後々効率よさそうです。
形態はアプリ内蔵か常駐プログラムですかね。XBOX化を考えるんなら内蔵形式がいいのかな。

エンジン/フレームワーク選び

さて Bluetooth はこの辺にしておいて、いよいよリモコン読みに入ります。

値を printf するだけなら簡単ですが、どうせならゲームを考えて DirectX なんぞを学びつつやりましょう。
しかし DirectX 直利用は大変そうだし、ゲームエンジンやフレームワークを使えたらよいな。

GUIツールキットなら WxWindows, Qt など多少わかりますが、あまりゲーム向きでないですかね。

いわゆるゲームエンジンでフリーで使えたかなというものを思い出すと、

• UnrealEngine: 大げさすぎる気がする
  
• Unity: いいエンジンだけどメリットはスマートフォンだよなぁ。そこは今は考えていない。
  

やっぱがっつりしたエンジンはちょっとためらいますね。
ロースペックで動くかも分からないし。

DirectX をラップしてゲームループ提供する程度のもの…そういえば XNA ってのがあったよな。
これで作っとけば XBOX でも動かせるんじゃなイカ？
Mac とか iPhone は別にいらないし。

というわけで、XNA を選びました。
最新版の XNA Game Studio 2010 は、Zune や WindowsPhone もサポートしてるらしい。
XNA は .NET 環境下のアプリ開発らしいので、言語は C#, ライブラリも WiimoteLib になります。

kinect を PC で

kinect 買ったんですよキネクト。

ハピダンファンとしてはとりあえず Dance Evolution.
軽くプレイしただけですがなかなか楽しそうです。
まぁこちらの感想はもうちょっと遊んでからで。

で、kinect はもうハックされて PC で使えますよね。
ちょっと触ってみようかと USB 接続ケーブルを探してみたら…無い！

整理しましょう。
まず、kinect は AUX ポートというポートで XBOX に接続します。
実態は USB+電源供給を一本にしたもので、XBOX専用のポートです。

この AUX は 2010年6月発売の XBOX 360 S シリーズから本体に付いています。
ではそれ以前の旧型本体にはどう繋ぐかというと…AUXから USB+電源 へ分岐するケーブルを使います。
PC でハックする時もこの USB 経由になります。

そしてこの USB ケーブルは、XBOX本体+kinect バンドルパックには含まれません。
さらに、ケーブル単体で売っていません。
つまり、同梱版を買ったら PC でハックできません。

そのうち単体で発売するとは思いますが…バンドルで何か削られていても買い足せば単品と同じになるのが当然と思っていたので、ちょっと想定外。
これから MS 製品買うときはちゃんとリサーチします…。

購入検討の皆様におかれましては、別々に買うことをおススメします。

あ、そうそう、ケーブル話ついでにもうひとつ。
上に書いたように AUX ケーブルでセンサーと本体を繋ぎますが、長さが 3m かな？
スクリーンと本体の置き場が遠くてこの長さでは足りない場合…延長ケーブルも売っていません！

いや正確にはサードパーティから一つありました。
Xbox 360 Kinect Extension Cable
ケーブル一本のために個人輸入かよ…。

あー、たぶん USB なら普通に延長できると思います。
【Kinect】Xbox360 キネクト総合 Part:7

54 ：名無しさん必死だな[sage]：2010/11/06(土) 20:06:22 ID:widzYKR60
前スレにUSB延長ケーブルで、延長可能かという質問だけど。 
キネクト同梱版の本体では、無理かもしれないです。 

※検証物件 
旧モデル本体 
キネクト単体販売品 

キネクト単体販売のものではUSB接続に変換させるケーブルが付属するので。 
USB変換ケーブルを利用した場合は、市販のUSB延長ケーブルで延長して旧モデル 
に接続した場合は動作を確認致しました。 

ただし、USB Ver2.0以上の仕様ケーブルしか試していません。

追記:
入手してから書こうと思っていたのですが、何かリンク貼られたのでｗ

このたびは Xbox カスタマーサポートへお問い合わせいただき、誠にありがとうございます。

お問合わせについてご回答申し上げます。

お問合わせいただきました、USB/電源ケーブルについては、
Xbox カスタマーサポートより 3,830円 でご提供をいたしております。

Wiiリモコンの自動再接続・２

以前 Broadcom から Bluetooth スタックの新しいのを拾ってきた時に、同じ場所に SDK が置いてありました。
「パスキー」の入力ウィジェットが問題なら、パスキーをプログラムに書いちゃえば解決するんじゃない？

というわけで SDK 使って、デバイスの検索～ペアリングを書いてみたんですよ。

BondReply()
BondReply() allows the user application to send pairing response data. It should only be called in response to a tBond_CB notification for the Numeric Comparison or Passkey pairing methods.

Numeric Comparison or Passkey って書いてあるけれど、Numeric Comparison or PIN code の間違い？
パラメータも PIN コード用のものが定義されているし。

Prototype:
void BondReply (eBOND_REPLY reply, UINT32 nPinLength=0, UCHAR *szPin=NULL);

Parameters:
reply
Enumerated reply type as one of the following:
BOND_CONFIRM_ALLOW

Confirm Numeric Comparison validated.

BOND_CONFIRM_DISALLOW

Reject Numeric Comparison request.

BOND_PIN_ALLOW

Legacy pairing allow, pin code sent.

BOND_PIN_DISALLOW

Reject Legacy pin code request.

nPinLength For BOND_PIN_ALLOW reply, length in characters of pin code supplied in szPin. Valid range: 0-16
szPin For BOND_PIN_ALLOW reply, pin code to use for legacy pairing. This is an array of BT_CHAR, null terminated.

Returns: None

…NULL terminated string ですね。

これはひょっとして Bluetooth の仕様なんじゃないかな。
あまりここを追っかけても何なので、ここまでにしておきましょう。
とりあえず自由に PINコード渡せるプログラムは作れたので、進展あったらこれをベースに始められますし。