小時候玩過陀螺的人可能知道,當陀螺處於高速旋轉狀態下時,無論接觸面如何傾斜,陀螺始終會保持垂直的方向繼續旋轉,但你或許想像不到,這樣一個簡單的現象,如今早已在手機、飛機、汽車甚至飛彈上大放異彩。
陀螺儀,或稱「角速度傳感器」,正是人們基於這種現象而發明的一種平衡裝置。早期的陀螺儀主要應用在航海領域,後來被應用在航空上。由於高空中的飛行員無法通過肉眼辨別方向,盲目的飛行危險性極高,因此陀螺儀開始應用到飛機上,成為飛行儀表的核心。
陀螺儀發展至今的一百多年間,早已褪去了精緻的機械式結構,在現代技術的幫助下,微縮成不足指尖大小傳感器,並廣泛應用在手機等電子設備上。 也許你會疑惑:我的手機又不會「飛天」,要這玩意兒幹嘛?事實上,陀螺儀在手機上的應用,比你想像中的多得多。
陀螺儀在手機上的應用
技術的發展,讓陀螺儀成為許多消費電子產品上一個非常常規的元器件,更是智慧型手機的「標配」。以前不久發布的魅族 X8為例,其內置的三軸陀螺儀,在配合其他傳感器的協同工作下,能夠幫助手機重構用戶空間上的動作模型。簡單的說,當你拿起手機拍出各種pose的時候,魅族 X8能夠準確地「感知」到。
提及「陀螺儀」在手機上的應用場景,最直觀的莫過於遊戲操作。
玩過射擊類手遊的玩家,或許知道現在已經不少遊戲均支持陀螺儀操控。所謂「陀螺儀操控」,即通過傾斜、左右移動手機等方式操控遊戲中主角的視野和朝向。相比傳統的重力感應智能感應兩個維度,如今的三軸陀螺儀能夠實現對偏轉、傾斜等角速度的精準測量,從而達到「操控」的目的。
陀螺儀在手機上的應用
打個比方,在《絕地求生:刺激戰場》的設置界面開啟陀螺儀選項後,魅族 X8可以充當一個「轉向控制器」,替代手指在屏幕上繁瑣的滑動操作,從而實現準星的移動和朝向。
AR和VR的概念並不是近一兩年才出現的,但由於技術的限制,這些概念無法完美地在現實生活中實現。隨著智慧型手機性能越來越強,能夠處理的數據量越來越多,AR/VR逐漸在智慧型手機領域中佔據了一定的位置。
AR和VR中應用
舉個例子,在魅族 X8上安裝Youtube、優酷等視頻APP並打開,然後搜索「VR」「360度」「全景」等關鍵詞,就會出現各種各樣的全景視頻,在觀看這些視頻時,我們可以通過轉動手機自由觀看視頻中的任意一個角度。有些視頻甚至支持VR眼鏡模式,讓你身臨其境地置身於視頻的世界中。
如此神奇的功能是如何實現的?答案就是「陀螺儀」。魅族 X8內置的陀螺儀測量出偏轉、傾斜等角速度信息,然後軟體通過計算這些信息再給出相應的畫面變化。
AR同理,但不同之處在於,除了陀螺儀之外,AR需要手機調動更多的傳感器進行協作,因此對於硬體的要求更高。
輔助導航
導航,是日常生活中非常重要的使用場景,在GPS信號、GSM通信和導航APP的協作下,我們能夠快速獲知自己身處的位置,並規劃不通的行進路線。然而,當我們進入到一些沒有GPS信號的隧道、橋梁或高樓附近時,軟體又是如何幫助我們定位的呢?
此時,「陀螺儀」的作用便發揮了出來。在沒有GPS信號的地方,魅族 X8內置的陀螺儀會自動測算運動的方向和速度,再根據已知的方位進行計算,從而計算出具體的位置。而在GPS信號不好的地方,陀螺儀也可以幫助修正定位偏差的問題——這也是慣性導航的基本原理。
手機上的陀螺儀傳感器,其售價或許還不到10元,但卻發揮了遠遠大於10元的價值,無論是遊戲越了,還是輔助導航,陀螺儀都可以說是現代智慧型手機上必不可少的元器件——因為在它小小的「軀體」裡,包含著一百多年來人類智慧的結晶。