Акселерометр и гироскоп в телефоне что это – Что такое гироскоп в смартфоне, для чего нужен и отличие от акселерометра

Что такое гироскоп в смартфоне, для чего нужен и отличие от акселерометра

Для каждого современного смартфона обычным делом является оснащение различными датчиками. К примеру, в смартфонах датчики отвечают за освещенность, приближение, магнитометрию, ускорение, приближение, измерение расстояния. Кроме того, смартфоны оснащаются акселерометрами и гироскопами. Вот о последнем мы и поговорим, поскольку многих интересует – что такое гироскоп, который зачастую работает в тандеме с акселерометром, а также – как им пользоваться?

Примечательно, что гироскоп был изобретен еще в середине XIX столетия французским ученым Леоном Фуко. С помощью изобретенного им гироскопа Фуко проводил наблюдения суточного вращения Земли. Что касается современных гироскопов, они применяются не только для того, чтобы определить вращение тела. Их основное предназначение – определить угол отклонения определенного тела по отношению к плоскости. Очень часто в смартфонах гироскоп работает в паре с акселерометром, благодаря чему можно отслеживать и фиксировать движение, причем в данном случае это касается трехмерного пространства. 

Интересно, что первый смартфон, в спецификациях которого фигурировал гироскоп, стал «яблочный» гаджет iPhone 4. А, поскольку очень часто компания Apple выступает в роли законодателя моды, многие производители мобильных аппаратов подхватили идею и стали также оснащать свои смартфоны гироскопом. Справедливости ради стоит заметить, что применение гироскопа является не просто трендом, когда практическая польза вызывает сомнение. Применение гироскопа на самом деле привнесло пару совершенно новых и интересных возможностей. Как уже было сказано, в смартфонах гироскоп как правило применяется вместе с акселерометром, благодаря чему устройство становится более чувствительным к изменению положения, к примеру, это касается наклона, поворота и прочих даже самых незначительных движений. Такое оснащение с определенным программным обеспечением может обеспечить защиту смартфона во время его падения или удара. 

Рентген гироскопа в iPhone 4

Кроме того, чтобы можно было полноценно взаимодействовать с гарнитурой виртуальной реальности гироскоп является просто незаменимой вещью, поскольку с его помощью происходит определение движения смартфона во всех направлениях. Иными словами, для того, чтобы нормально взаимодействовать с виртуальной реальностью, необходимо точное определение человека в пространстве, для чего собственно и нужен гироскоп. И, несмотря на то, что на сегодняшний день даже недорогие аппараты оснащена акселерометром, но для работы с приложениями виртуальной реальности его датчиков недостаточно по причине многих погрешностей и невозможности определения поворотов и движения в горизонтальной плоскости. Для наиболее эффективного погружения в виртуальную реальность требуется как акселерометр, так и гироскоп.

По своей сути, гироскоп в смартфоне является микроэлектромеханическим преобразователем угловых скоростей в электрический сигнал. Иными словами, в способность гироскопа входит расчет изменения угла наклона по отношению к оси в процессе поворота смартфона. Гироскоп относится к такому типу микроэлектромеханических систем (МЭМС), в которых присутствует как механическая, так и электронная часть. Размер такого чипа в среднем достигает нескольких миллиметров или даже меньше.

Между тем, современные мобильные аппараты оснащены гироскопом в основном для того, чтобы улучшить качество игры. Чтобы играть в гонку или другую игру на смартфоне уже не нужны виртуальные джойстики. Управление автомобилем или вертолетом можно осуществлять, просто изменяя положение смартфона в пространстве – наклоняя его вправо или влево, на себя или от себя, а также вперед или назад, держа его горизонтально. Гироскоп также умеет определять скорость, с которой аппарат перемещается. К примеру, для того, чтобы управлять игрой, можно воспользоваться не только поворотом смартфона, но и скоростью поворота. Благодаря этому не только играть, но и управлять смартфоном в целом можно более точно и удобно. 

Вдобавок ко всему, гироскоп в смартфоне можно использовать для того, чтобы определить текущее местоположение на местности. С помощью смартфона, в оснащение которого входит гироскоп удобно определять направленность движения. В частности, это можно сделать с помощью GPS-навигации, когда карту можно повернуть в нужную сторону. Это можно сделать, просто повернувшись со смартфоном в руках в нужную сторону по отношению к искомому объекту, например, населенному пункту – карта также повернется в нужную вам сторону. Познавательную статью о том, какая разница между GPS и A-GPS вы найдете на нашем портале.

Чем отличается акселерометр от гироскопа

Между тем, раз уж мы упомянули об акселерометре, не вдаваясь в лишние подробности, коротко отметим, в чем заключается основное отличие акселерометра от гироскопа. Если коснуться основных отличий акселерометра и гироскопа, то стоит упомянуть о принципе их работы. В случае с гироскопом происходит вычисление угла наклона по отношению к земле, в то время как в возможности акселерометра входит подсчет собственного ускорения, также – относительно к земле. Как показывает практика, оба этих аппаратных компонента могут служить как поодиночке – хотя в некоторых случаях недостаточно эффективно – так и дополнять друг друга. Поэтому на сегодня подавляющее большинство смартфонов получают в оснащение как гироскоп, так и акселерометр.

В заключение стоит отметить, что некоторые пользователи предпочитают отключить гироскоп на смартфоне. Обусловлено это тем, что многие программы могут реагировать на изменение положение в пространстве с некоторым запозданием. Например, при просмотре картинок или фотографий, ориентация страницы может меняться при малейшем изменении положения тела, что может нервировать.  

vnokia.net

Чем отличается гироскоп от акселерометра

Многие из современных мобильных гаджетов — смартфонов и планшетов — оснащены гироскопами и акселерометрами. Что это за аппаратные компоненты?

Что такое гироскоп?

Гироскоп, встраиваемый в мобильный гаджет, это небольшое устройство, способное определять собственный (а значит, и того девайса, на котором оно размещено) угол наклона относительно земной поверхности и передавать соответствующие координаты в то или иное приложение. Например — в игру, установленную на смартфоне либо планшете или иной вид ПО. Использование приложениями данных с гироскопа дает возможность пользователю эффективно управлять интерфейсом девайса или, например, игровыми персонажами.

Гироскопы — это девайсы, которые находят самое широкое применение не только в индустрии мобильных решений, но и в иных сегментах рынка электронных устройств, а также в автомобильной, аэрокосмической промышленности. Принцип их работы вне зависимости от сферы применения одинаковый — они используются для определения положения объекта относительно земной поверхности.

к содержанию ↑

Что такое акселерометр?

Акселерометр в мобильном гаджете — это устройство, позволяющее измерять собственное (а значит, и того девайса, на котором оно размещено) ускорение. Даже если длина «разгона» составляет миллиметры. Как и гироскоп, акселерометр, инсталлированный на смартфоне или планшете, может передавать сведения об ускорении в игру или приложение. При этом соответствующий сигнал призван выполнять, в принципе, ту же функцию, что и в случае с задействованием гироскопа — он помогает программе, работающей на гаджете, определить свое положение относительно земной поверхности.

Вместе с тем у акселерометра есть одно важное преимущество — измерение ускорения позволяет устройству весьма точно вычислять расстояние, на которое оно перемещено в пространстве. Поэтому мобильный гаджет с акселерометром можно использовать, к примеру, как шагомер.

Способность акселерометра измерять ускорение исключительно полезна для работы систем защиты некоторых электронных устройств от последствий падения или неудачной «перепасовки» одним пользователем другому. Подобные системы могут устанавливаться на жестких дисках ноутбуков: если они обнаруживают, что винчестер куда-то летит, то временно блокируют его записывающую головку — самый хрупкий элемент. Если жесткий диск все же упадет, то сохранится шанс на то, что его кластеры останутся в целости.

к содержанию ↑

Сравнение

Главное отличие гироскопа от акселерометра — в принципах работы данных аппаратных компонентов. Первый вычисляет свой угол наклона относительно земли, второй подсчитывает собственное ускорение — но, опять же, относительно земной поверхности. На практике обе функции могут в ряде случаев заменять друг друга или же удачно дополнять. Поэтому многие мобильные девайсы оснащаются как акселерометром, так и гироскопом.

Вместе с тем у акселерометра есть ряд возможностей, недоступных для гироскопа. В частности — формирование сигналов, позволяющих определить расстояние, пройденное пользователем мобильного устройства.

Определив то, в чем разница между гироскопом и акселерометром, зафиксируем ее ключевые критерии в таблице.

к содержанию ↑

Таблица

Гироскоп	Акселерометр
Что между ними общего?
Оба устройства позволяют определить их положение относительно земли, а также того гаджета, в котором они инсталлированы, и могут задействоваться в этих целях одновременно
В чем разница между ними?
Определяет собственный угол наклона относительно земли	Определяет ускорение относительно земной поверхности
Не может использоваться в целях измерения длительности перемещения устройства	Может применяться для измерения длительности перемещения устройства

thedifference.ru

Гироскоп или акселерометр? — ITC.ua

После выхода iPhone 4 многие много внимания было уделено новому дисплею, корпусу и прочим важным вещам. И лишь мимоходом отметили замену акселерометров на гироскопы для улучшения управления в играх. В своей статье для «Компьютерного обозрения» я отметил этот момент, в следствие чего даже консультировал одного из читателей. Почему бы не уделить этому моменту внимание и не разобраться зачем одни датчики были заменены на другие и чем они собственно отличаются?

Начнем с того, что и акселерометры и гироскопы являются инерционными датчиками. Акселерометры (лат. accelero — ускоряю и μετρέω — измеряю) — приборы, предназначенные для имерения проекции кажущегося ускорения.

Простейшая модель акселлерометра

В данном случае русская Википедия дает на удивление неплохое определение. В случае с мобильными телефонами датчики реагировали на изменение вектора ускорения свободного падения и все последующие действия исходили из этого.

Условная схема определения положения устройства в пространстве с применением двух акселлерометров

Точность в результате была довольно низкой, так как угол поворота устройства в пространстве напрямую измерить таким образом невозможно, лишь примерно оценить. На практике это выражалось в задумчивости поворота экранов, ложных срабатываниях и т.д. Какие же преимущества дает гироскоп и чем он собственно отличается?

Определение на Вики настолько далеко от общего, что обратимся к первоисточнику.

Впервые определение гироскопу дал Леон Фуко, назвавший так свой прибор, с помощью которого он наблюдал суточное вращение Земли. В Большой Советской Энциклопедии приводится следующее «Гироскоп — быстро вращающееся твердое тело, ось которого может изменять свое направление в пространстве». В современных гироскопах могут происходить разнообразные физические процессы, не обязательно основанные на вращении твердого тела. Хотя и классические гироскопы все еще применяются.

Примеры гироскопов. Банальный волчок по своей природе является гироскопом.

Примером классического гироскопа является ротор в кардановом подвесе. При вращении ротора он будет сохранять неизменным свое положение в пространстве независимо от движения основания. Таким образом можно измерять угол поворота основания, а соответственно и корабля/самолета etc. Именно по гирокомпасам ходят суда и летают самолеты, не полагаясь на примерные показания магнитного компаса, особенно в полярных широтах, а данные о положении самолета в пространстве получаются с гировертикали и гирогоризонта.

Естественно, классический гироскоп не может применяться в электронике. Для этого используются вибрационные микромеханические гироскопы — датчики угловой скорости. Чувствительный элемент таких приборов закреплен, при попытке его поворота возникает кориолисова сила, пропорциональная угловой скорости. Не вдаваясь в подробности работы, которые вряд ли будут кому-то интересны скажем, что выходным сигналом ДУС является напряжение, пропорциональное угловой скорости. Такие датчики имеют небольшие габариты (около 10x10x2 мм) и могут быть легко интегрированы в печатную плату.

Мировым лидером в производстве таких датчиков является компания Analog Devices, датчик которой изображен на рисунке. Можно с большой долей вероятности утверждать, что именно датчики этой компании установлены в iPhone 4.

Преимущества очевидны. В любой момент времени можно знать положение телефона в пространстве. В играх для управления можно использовать не только поворот устройства, но и скорость поворота, что позволяет организовать более точное и реалистичное управление.

Надеюсь, этот небольшой экскурс в теорию и практику гироскопов вас не утомил, а лишь еще раз подчеркнул, что современный мобильный телефон крайне сложное устройство, в котором применяются технологии ранее доступные только авиационной и космической промышленности. А мы тем временем не брезгуем ими открывать пивные бутылки.

Изображения датчиков взяты с сайта представительства Analog Devices в СНГ и странах Балтии

itc.ua

Для чего нужен гироскоп в телефоне?

Ещё лет десять назад телефон с наличием подключения к Интернету, инфракрасным портом или технологией Bluetooth был чем-то необычным. Теперь же все эти функции стали привычными, а некоторые из них даже успели устареть. Производители добавляют в свои модели новые возможности, одна из которых – гироскоп в телефоне. Что же он из себя представляет, для чего нужен, как применяется?

Гироскоп и акселерометр

Многие люди часто путают эти два понятия. Давайте разберёмся.

Акселерометр, или G-сенсор – устройство, которое отслеживает изменение положения девайса относительно своей оси – например, повороты влево-вправо, на себя и от себя.

Гироскоп в телефоне позволяет регистрировать не только эти действия, но и любые перемещения устройства в пространстве, а также фиксировать скорость перемещения. Поэтому можно считать его улучшенным акселерометром.

Принцип действия гироскопа

Устройство представляет собой диск, который закреплён на двух подвижных рамках. Он быстро вращается. При изменении положения этих рамок, диск не сдвигается с места. Если постоянно поддерживать вращение, например, с помощью электромотора, то можно с точностью определить положение объекта, на котором установлен гироскоп. Это может быть использовано и для определения сторон света.

Варианты применения

Ещё в девятнадцатом веке гироскоп использовался военно-морскими силами и гражданскими судами, так как с помощью него можно было наиболее точно определить стороны света. Ещё он нашёл своё применение в авиации и ракетной технике.

Гироскоп iPhone 4

В Айфоне конструкция прибора немного отличается от классической, поскольку она выполнена на основе микроэлектромеханического датчика. Принцип же действия остаётся прежним.

Гироскоп в телефоне имеет очень большую сферу применения. Безусловно, в первую очередь это разнообразные игры, использующие данную технологию. Наиболее популярные среди них – гоночные симуляторы и шутеры. Для примера: в шутерах используется так называемая «дополненная реальность» – выстрелы производятся с помощью нажатия, а для того, чтобы прицелиться, нужно изменить положение смартфона – камера в игре передвинется точно так же.

Кроме игровой индустрии, гироскоп применяется в разнообразном программном обеспечении. С его помощью доступ к различным функциям становится гораздо удобнее. Например, в некоторых операционных системах при встряхивании устройства происходит обновление Bluetooth. Ещё эта технология применяется в ряде специфических приложений, служащих для измерения угла наклона (уровня).

Мобильная индустрия в последнее время развивается всё быстрее и быстрее. Ещё недавно гироскоп в телефоне был модной новинкой, а теперь он используется повсеместно и считается привычной деталью любого смартфона. Возможно, всего через несколько лет появится новое поколение устройств, позволяющих проецировать изображение на любую точку пространства, ведь наука идёт вперёд семимильными шагами. Пока же мы можем только строить предположения по этому поводу и искать способы применения тем технологиям, которые уже изобретены.

fb.ru

Гироскоп и акселерометр в веб-дизайне / Habr

Поддержка использования показателей акселерометра и гироскопа при помощи javascript – это технология, опередившая время. Тогда, в далеком 2010г., мобильный веб не был так развит. Адаптивность верстки не была обязательным пунктом (особенно в рунете), да и вообще сайты были предназначены в основном для просмотра на обычных мониторах. Сейчас же все по-другому, и доля мобильного трафика составляет чуть ли не 50%, но почему-то про эту крайне интересную и эффектную технологию до сих пор мало кто вспоминает. Попробуем исправить ситуацию.

Я не буду повторяться и подробно описывать что к чему – подробности вы сможете найти в публикации «Доступ к гироскопу и акселерометру из javascript» от 2011 г. Расскажу вкратце.

Каждый современный смартфон оснащен гироскопом и акселерометром. Показания этих датчиков могут считываться не только нативными приложениями, но и web-страницами, при помощи javascript. Причем, не нужно никаких разрешений, запросов, исключений безопасности и прочего – показания можно считывать сразу же. Мы можем получать данные об ускорении устройства по трем осям, о вращении устройства по тем же осям и об ускорении с учетом гравитации. К сожалению, по известным причинам, мы не можем получать данные о скорости устройства в пространстве.

Для наших целей, в JS существуют события DeviceOrientationEvent и DeviceMotionEvent. Об их использовании можно прочитать в указанной выше статье. Я же предпочитаю чуть более удобный подход – библиотеку gyronorm. Чем это лучше использования обычного JS? Библиотека позволяет выполнить настройку получаемых данных. А именно: частоту получения данных с датчиков, нормализацию значений, количество знаков после запятой. Это очень удобно, и именно такой подход позволяет сделать анимацию более плавной и приятной глазу, без рывков. В Сочетании с CSS3 и jQuery можно добиться впечатляющих результатов.

Собственно, о самом применении этих показателей. Первую интересную попытку на Хабре опубликовали в 2012-м году: «Псевдо 3D или параллакс средствами javascript». Автор пытается сделать параллакс, но из-за сырости технологии и плохой поддержки попытка получается не очень удачной. На ум также приходят аналоги некоторых мобильных приложений – игры с шариком и лабиринтом, строительный уровень, etc… Давным-давно на андроиде было веселое приложение, где на экране отображался пистолет или автомат, и при характерном встряхивании телефона раздавался выстрел – помню, оно меня в свое время очень впечатлило. Но сегодня не об этом, а о том, как впечатлить посетителей сайта, используя их же мобильные устройства.

Что ж, возьмите в руки телефоны или планшеты, отключите автоматический поворот экрана (необязательно) и вперед!

Первая демка — минималистичный параллакс, на который меня вдохновил домашний экран ios-устройств. Паралакс для простоты выполнен только по горизонтальной оси – держа телефон перед собой, понаклоняйте его вправо-влево. При этом, на ios-устройствах будет нереально заметить рывки или дергания, но на менее мощных телефонах они все-таки могут наблюдаться.

Это был простой пример. Вот пример посложнее — сочетание показателей датчиков и css-фильтров. Когда ваш телефон лежит горизонтально на столе – отображается четкая картинка. Как только вы начнете наклонять его на себя – картинка начинает размываться и при достижении аппаратом 45 градусов плавно появляется надпись. Этим нехитрым приемом вполне можно впечатлить пользователей, зашедших на ваш сайт. Также можно использовать и другие фильтры – выбор ограничен только вашей фантазией (ну и немножко, поддержкой фильтров браузерами).

Еще о сочетании фильтров и гироскопа – пример с оттенками. Положите телефон на стол, дождитесь загрузки странички и повращайте его в плоскости стола – картинка будет изменять свой цвет, как если бы вы перемещали ползунок hue/saturation в фотошопе. В принципе, можно было бы добавить изменение яркости и насыщенности при вращении по двум другим осям – получился бы интересный инструмент для дизайнеров (но непонятно, насколько юзабельный).

Кстати, все картинки грузятся с unsplash.it, они рандомные, поэтому если эффект незаметен – попробуйте обновить картинку.

Пример, не связанный с фильтрами, но вполне применимый на большинстве сайтов – слайдер, управляемый наклоном телефона. Попробуйте понаклонять устройство влево-вправо – картинки будут двигаться в ту или иную сторону. Я не уверен, что это блестящее решение в плане юзабилити, но некоторый вау-эффект оно может создать. Его можно привязать к любому существующему слайдеру или карусели, и пользоваться их эффектами. Впрочем, это только концепт, который можно развивать как угодно.

Ну и последний пример – just for fun. Картина висит на виртуальной стене в телефоне, качаете телефон – качается картина. Не знаю, как это можно применить на сайте, но штука забавная, на мой взгляд.

Этим скромным обзором я хочу сказать, что пришло время использовать возможности мобильных устройств на сайтах. Мы не используем очень многое – вот вам, к примеру, статья двухгодичной давности: «Тренды фронтэнда. Javascript APIs для мобильных устройств». Уже тогда стало возможным использовать на сайте статус батареи, камеру или вибрацию. Как вам легкая вибрация при нажатии на кнопку на сайте или при всплывающем уведомлении? Это все делается парой строчек кода, но почему-то нигде не встречается. Но я настроен позитивно, и думаю, что в скором времени сайты станут гораздо полнее использовать показания устройств при мобильном серфинге.

Спасибо за внимание!

habr.com