Google（以下稱谷歌）潛心研發(fā)數(shù)年的手勢操控技術(shù)Soli，可能會在今年10 月首次搭載到谷歌新手機(jī)Pixel 4 上。就在人們已經(jīng)淡忘了這項在2015 年的I/O 開發(fā)者大會上首次亮相的技術(shù)時，它來了。

正常來說，谷歌Pixel 系列新機(jī)在今年9 月發(fā)布，在未公開之前，應(yīng)該會對自家產(chǎn)品嚴(yán)格保密才對。但是今年有點不一樣，由于谷歌開始押注硬件和云服務(wù)市場，這一次，谷歌決定采取積極主動的方式提前自曝Pixel 4，寧可自己來爆料，也不讓其他第三方賺眼球。谷歌首次宣布，Pixel 4 將是該公司新一代旗艦級智能手機(jī)。

首先，谷歌發(fā)布了一個預(yù)告片，揭示了一個獨特的相機(jī)陣列和基本設(shè)計。在視頻中，首先顯示Pixel 4 的解鎖功能，一位女性的臉部接近手機(jī)的正面，意欲面部解鎖。不久之后，她退后一步，用手在手機(jī)前揮動來控制音樂播放界面。

與此同時，谷歌在其官方博客揭秘，Pixel 4 新機(jī)將搭載兩大全新功能：

1、人臉識別：支持亞毫秒級的人臉識別解鎖，而非屏下指紋解鎖。通過新的算法和感應(yīng)器結(jié)合，并沒有使用上3D 結(jié)構(gòu)光景深技術(shù)。

2、隔空手勢操控：Pixel 4 將有一項名為“Motion Sense”的功能，也就是手勢識別，使用Project Soli 毫米波雷達(dá)傳感器，隔空手勢控制手機(jī)。

如果說人臉識別功能難以讓人興奮，那手勢操控絕對是一項噱頭十足的黑科技。如今，這個技術(shù)概念即將首先在Pixel 4 手機(jī)上部署。這對當(dāng)下所有電子設(shè)備廠商和消費者發(fā)出的一個重要預(yù)警信號：手勢操作感應(yīng)，很可能是近在眼前的一項未來交互科技。

揮揮手就能操控手機(jī)

2015 年，谷歌先進(jìn)科技與計劃部門（ATAP）宣布開展一個新項目，代號為Soli，也就是現(xiàn)在所了解的毫米波雷達(dá)傳感器，當(dāng)時該項目致力于打造一個基于60GHz 毫米波雷達(dá)技術(shù)的虛擬操控系統(tǒng)。利用雷達(dá)技術(shù)捕捉人的手勢，對機(jī)器進(jìn)行操作，其精度可達(dá)亞毫米級別。當(dāng)時，它作為一個黑科技概念走入公眾視野，人們并未對其有特別長遠(yuǎn)的期待。

但是經(jīng)過近五年的研發(fā)之后，現(xiàn)在谷歌決定亮出這項技術(shù)的真面目。谷歌自家“親兒子”手機(jī)Pixel 4 將成為使用Soli 雷達(dá)系統(tǒng)的首個設(shè)備。提供全新的體感識別功能，結(jié)合傳感器和算法，通過雷達(dá)檢測，讓手機(jī)可識別手勢動作，可以控制手機(jī)，用戶揮揮手即可切換歌曲，控制鬧鐘，靜音撥入電話。谷歌表示，隨著Pixel 的不斷優(yōu)化，這些手勢控制也會隨之優(yōu)化。

與市面上的絕大部分手勢和動作捕捉技術(shù)不同，Soli 使用的是毫米波雷達(dá)技術(shù)，而非2D、3D 攝像頭或者紅外光。它的工作原理與大眾所熟悉的雷達(dá)原理相同：首先向一個區(qū)域發(fā)射電磁波，再接收物體反射回來的電波，加以處理、計算和分析。

當(dāng)食指和拇指一張一合時，會模擬出按按鈕的動作，向目標(biāo)發(fā)射電波；而雷達(dá)接收器將會收到信號，阻攔來自該目標(biāo)的反射能量，來回摩擦下，模擬出旋轉(zhuǎn)旋鈕等執(zhí)行性動作，而這些動作都會干擾電波返回的時間和速度。在收集電波規(guī)律并加以分析和計算后，系統(tǒng)就能夠識別出特定的運動模式，進(jìn)而確定用戶所做的動作，發(fā)出響應(yīng)控制指令。

雷達(dá)技術(shù)不是觸摸設(shè)備上的屏幕，而是實時跟蹤（捕捉）動作，并通過所做的動作來改變其信號。將手放在傳感器前方，憑空做出特定動作，比如打個響指，就可以控制帶雷達(dá)的智能設(shè)備。它的操作演示是這樣的：

還有這樣的：

和這樣的：

有一種科幻電影的即視感。

Soli 雷達(dá)傳感器的作用，其實是從一個雷達(dá)信號本身，形成設(shè)備對手勢識別的閉環(huán)鏈條。其使用的頻率極高，波長很短，60GHz 的頻率對應(yīng)5 毫米波長。因此Soli 傳感器能量較為集中，方向性強(qiáng)，抗環(huán)境干擾，可以集成在封裝內(nèi)，輕易地穿過塑料外殼，捕捉毫米級別的手部動作變化，同時保證回波強(qiáng)度。

2018 年末，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）批準(zhǔn)了谷歌的手勢操作感應(yīng)系統(tǒng)，“Soli 項目” 所申請的頻段，允許它的毫米波雷達(dá)使用57-64GHz，峰值等效全向輻射功率（EIRP）可達(dá)13dBm。

在安全方面，谷歌也表示，Soli 傳感器數(shù)據(jù)也會在用戶手機(jī)上處理，不保存或與其他Google 服務(wù)共享，通過Titan M 安全芯片的加持，保護(hù)并儲存于手機(jī)本地（而不是云端）。另外，手勢識別功能只會向部分國家/地區(qū)提供，暗指如果雷達(dá)頻段與谷歌手勢不匹配，或者有部分地區(qū)監(jiān)管部門不批準(zhǔn)的話，這項技術(shù)很可能不會在手機(jī)上執(zhí)行。

類似功能其實在此前的三星Galaxy 手機(jī)上就存在，但非常難用，用戶需要打開相關(guān)設(shè)置，識別場景非常少，只能識別一些簡單動作，復(fù)雜得無法實現(xiàn)。后來由于系統(tǒng)簡化，將其功能刪除了。

目前，谷歌官方暫未說明這項功能的應(yīng)用范圍，以及是否會在Pixel 4 上預(yù)裝，還是后續(xù)進(jìn)行軟件更新才會搭載，或許這個謎底將在10 月發(fā)售時才會揭曉。

手勢操控+人臉識別=更快解鎖手機(jī)

相比手勢識別功能，面部識別已經(jīng)不是什么新鮮事了。前有iPhone X，后有OPPO Find X 3D 結(jié)構(gòu)光識別的移動設(shè)備，這一項新技術(shù)已逐漸成為了很多用戶的日常所需，解鎖、支付、下載應(yīng)用，“一看就成”。

但谷歌表示，Pixel 4 與其他手機(jī)的面部識別解鎖技術(shù)不太相同。首先就是Pixel 4 將結(jié)合Soli 傳感器執(zhí)行操作，當(dāng)用戶的手接近到拿手機(jī)的距離時，Soli 會主動啟動面容識別傳感器，并默認(rèn)解鎖手機(jī)的界面。隨后，當(dāng)算法識別到用戶面部信息后會立即解鎖，并支持以任意角度拿著手機(jī)，即使手機(jī)是反向拿起的。谷歌表示，Pixel 4 的面部解鎖也可以用于安全支付和應(yīng)用程序身份驗證中。

比較而言，iPhone 上的蘋果Face ID 面容識別功能僅在手機(jī)垂直方向?qū)?zhǔn)人臉的時候才有效，而TrueDepth 景深攝像頭系統(tǒng)位于手機(jī)頂部，遮擋都無法正常識別解鎖，將設(shè)備完全抬起，以某種方式擺姿勢，等待它解鎖，然后滑動以進(jìn)入主屏幕，這一動作略顯繁瑣。蘋果在iPad Pro 中使用了相似的面容識別功能，僅多加了四個方向的解鎖方式，并未出現(xiàn)以雷達(dá)感應(yīng)器工作的情況，這對于谷歌來說，是一項獨家的“黑科技”。

圖｜傳感器和相機(jī)可在Pixel 4 中實現(xiàn)Motion Sense 和面部解鎖（來源：谷歌官網(wǎng)）

除此以外，谷歌還發(fā)布了Pixel 4 設(shè)備頂部各種傳感器和組件的樣圖，說明如何利用Soli 傳感器進(jìn)行面部解鎖的。Pixel 4 手機(jī)屏幕上方有兩個用于面部解鎖紅外相機(jī)，一個環(huán)境光/接近傳感器，一個Soli 雷達(dá)傳感器，一個點投影儀和一個面部解鎖照明燈。根據(jù)谷歌的說法，用戶的面部信息會保留在Pixel 設(shè)備的Titan M 安全芯片中，并且永遠(yuǎn)不會離開用戶的手機(jī)。

非常有趣的是，科技網(wǎng)站9to5Google 報道，谷歌正在通過外包形式，提供了5 美元的獎勵支持，換取街上的人臉的面部數(shù)據(jù)，以幫助訓(xùn)練Pixel 4 面部識別系統(tǒng)的模型。街上的人被要求從口袋中取出“修改后的Pixel 3 XL”，這臺手機(jī)是谷歌外包人員遞給他的，既能看到通知，同時還能獲取面部數(shù)據(jù)。當(dāng)詢問這是什么時，谷歌方面的員工只簡單說明，它是一款“未來”的谷歌產(chǎn)品。

而谷歌公司發(fā)言人在今天證實，換取面部數(shù)據(jù)的目的是確保Pixel 4 可以使用多種面孔。包括生物特征、面部識別等，減少具有性別和種族偏見的相關(guān)數(shù)據(jù)。此前亞馬遜推出的匹配面部算法Rekognition，因其存在種族偏見而受到抨擊。ACLU（美國公民自由聯(lián)盟）去年進(jìn)行的一項測試發(fā)現(xiàn)，在掃描國會議員的照片時，Rekognition 錯誤地將28 個人與警察的照片進(jìn)行了對比。亞馬遜將結(jié)果歸咎于算法校準(zhǔn)不佳。而最終導(dǎo)致美國很多州政府陸續(xù)拒絕這項技術(shù)的落地。

Pixel 4 除了使用上Soli 雷達(dá)傳感器的面部識別，以及眾多數(shù)據(jù)模型處理的識別精準(zhǔn)之外，Pixel 4 的面部識別速度和算法是非常關(guān)鍵的。

近日，谷歌發(fā)布了一款專為移動GPU 推理量身定制的輕巧且性能卓越的人臉檢測算法BlazeFace。能夠在設(shè)備上以200~1000+ FPS 的速度運行，應(yīng)用在多個人臉識別的場景中，這個算法主打的是“超實時性能”。

圖｜紅色代表BlazeFace 輸出；綠色代表任務(wù)特定的模型輸出（來源：谷歌論文）

谷歌在Arxiv 網(wǎng)站上發(fā)表了相關(guān)論文，介紹了這項算法技術(shù)成果。據(jù)悉，這套算法將基于AR 技術(shù)來進(jìn)行人臉檢測，由于人臉與設(shè)備之間擁有不同的焦距，提前通過前置和后置攝像頭的AR 拍攝，構(gòu)建面部模型，及時捕獲物體尺寸和大小。BlazeFace 將生成6 個面部關(guān)鍵點坐標(biāo)，包括眼睛、耳朵、嘴的中心和鼻尖，通過錨點方式進(jìn)行連接，以便估計人類面容的旋轉(zhuǎn)角度。這樣的設(shè)置可以使面部識別可以在各種方向上正常運行。

在算法層面，谷歌采用一種混合分辨率策略代替抑制算法，以重疊預(yù)測之間的加權(quán)平均值估計邊界框的回歸參數(shù)，提高人臉識別的準(zhǔn)確度和速度，通過連續(xù)輸入目標(biāo)輕微偏移的圖像來量化抖動量，提高每次輸入識別數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，縮短整個面部識別時間過程。

雖然谷歌并未在論文中指明，該技術(shù)是否會在Pixel 4 上應(yīng)用，但可以預(yù)見的是，這種算法正在被谷歌進(jìn)行不斷測試，可能會在今年的Pixel 產(chǎn)品中首次實現(xiàn)。

谷歌的Made by Google 戰(zhàn)略

自Pixel 系列誕生以來，谷歌CEO “劈柴哥”（桑達(dá)爾·皮查伊）愈加重視谷歌自研技術(shù)和落地效果，從云服務(wù)和硬件產(chǎn)品的投入力度可見一斑。在剛剛過去的谷歌母公司Alphabet 第二季度財報中，“劈柴哥”表示，隨著Pixel 3A 在5 月的推出，第二季度的Pixel 等硬件產(chǎn)品的銷售額，同比增長超過兩倍。

相比之前一年一新機(jī)的策略，今年這種6 月發(fā)布性價比Pixel A 系列新機(jī)，9 月發(fā)布Pixel 數(shù)字旗艦手機(jī)的策略得以順利實施。從市場和宣傳反饋上來說，“一年兩款新機(jī)”的確是谷歌非常不錯的戰(zhàn)略選擇。此前羅永浩在接受羅振宇采訪時表示，在手機(jī)這個紅海市場中，三個月是一款安卓手機(jī)的宣傳和發(fā)售結(jié)點。

（來源：谷歌官方）

2015 年，當(dāng)“劈柴哥”擔(dān)任谷歌公司CEO 之后，提出了“Made by Google”的口號，通過AI 技術(shù)+ 硬件+ 軟件操作系統(tǒng)，形成沒有代工廠標(biāo)示的Pixel 手機(jī)、Pixel C 平板，并且發(fā)布VR、智能家居等多款自主研發(fā)的終端設(shè)備，開啟了自主生產(chǎn)、研發(fā)之路。

過去四年，從市場反饋上來看，新的Pixel 系列設(shè)備開始有了更多的意義，通過軟硬件技術(shù)的一體化生產(chǎn)，給手機(jī)行業(yè)帶來更多的發(fā)展前景，形成安卓設(shè)備的終極標(biāo)準(zhǔn)。比如谷歌Titan 和Titan M 安全芯片，就是一個非常典型的例子。

圖｜Titan （左）Titan M （右）（來源：谷歌官網(wǎng)）

Titan M 安全芯片在硬件規(guī)格上，使用Arm Cortex-M3 內(nèi)核，采用自研的算法，其前身Titan 芯片應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心場景中，而后，通過寫入最新版的安卓操作系統(tǒng)，搭載在Pixel 系列手機(jī)上，防止受到惡意軟件或黑客的硬件攻擊，還可以保存用戶的密鑰，安全可靠。

在今天發(fā)布的官方聲明中，谷歌強(qiáng)調(diào)，“安全和隱私是Pixel 的核心原則”。

為了保護(hù)用戶隱私和安全，數(shù)據(jù)都會安全地存儲在Pixel 的Titan M 安全芯片中。這一個Google 自主研發(fā)的軟硬件產(chǎn)品，更靈活地使用在Pixel 手機(jī)當(dāng)中。

從Made by Google 戰(zhàn)略中，大眾可以明顯感知到，谷歌對于技術(shù)的不斷探索，軟硬件結(jié)合已經(jīng)形成了該公司發(fā)展的“護(hù)城河”。但與此同時，隱私、壟斷等詞語也伴隨著谷歌公司的發(fā)展，這實在令人擔(dān)心啊。

不管怎么說，這次Pixel 4 新機(jī)在技術(shù)上的亮點頗多，非常值得期待。外媒預(yù)計，Pixel 4 將于今年10 月發(fā)布。在此之前，Note 10、新iPhone 都將陸續(xù)登場。

手勢操控功能，能否幫助Pixel 4 虜獲更多消費者的心，需要市場檢驗；但Soli 技術(shù)落地，帶來的更大猜想就是，它會不會引領(lǐng)一波顛覆式更新，革了觸摸屏的命呢？