陀螺仪和重力感应,这玩意冷门但很重要!陀螺仪你又知多少?

陀螺仪和重力感应,这玩意冷门但很重要!陀螺仪你又知多少?

【PConline Talk】手机里最被忽视的东西是什么？音频芯片？扬声器？界面？还是传感器？由于长期受到厂商营销的影响，我们在选购机器时更注重处理器、摄像头、内存等大参数，而对一些小细节知之甚少。其中以传感器最为明显。

手机上常见的传感器有光线传感器、距离传感器、气压计、陀螺仪、磁力传感器、温度传感器、心率传感器、指纹传感器等，它们是智能手机的核心。上面的大部分传感器都可以从它们的名字中得知。只有陀螺仪很难理解，但它几乎是当前手机的标准配置。什么是陀螺仪？

陀螺仪用于重建空间运动

2010年，iPhone 4的诞生陀螺仪和重力感应,这玩意冷门但很重要!陀螺仪你又知多少?，绝对是手机发展史上的里程碑事件。作为乔布斯生前发布的最后一款手机，它上面的亮点太多了，双玻璃的经典外观、苹果自研的第一款A4处理器、视网膜屏等等，让另一大亮点“陀螺仪”有点埋没，不过这确实是第一款带陀螺仪传感器的A手机。

根据定义，维基百科解释说“陀螺仪是一种用于感知和保持方向的装置，是根据角动量守恒理论设计的”，这很好地解释了陀螺仪的作用是测量和保持方向之所以添加到手机中，是因为传统的加速度计只能检测轴向的直线运动，无法测量和重建完整的3D运动。陀螺仪是帮助计算机在空间中重建动作模型。

陀螺仪的前世今生

陀螺仪是1850年法国物理学家莱昂·福柯在研究地球自传时发明的。高速旋转的陀螺放置在云台支架上，角速度通过陀螺的方向计算，与目前紧凑的芯片形状有很大不同。在其发明初期，陀螺仪主要用于导航，后来逐渐扩展到飞机和导弹。如今，由于其卓越的制导性能，它们已广泛应用于航空航天领域。

然而，这个巨大的机械陀螺仪显然不符合电子时代的要求。受各种因素的影响，对制造工艺的要求极高，因此自1970年代以来，陀螺仪的发展进入了一个新的阶段。

在 1880 年代，基于光纤线圈的光纤陀螺开始流行。他们通过改变光传播路径来计算角位移。与机械陀螺相比，它们具有更长的寿命和更大的动态范围。大，瞬间启动，结构简单，体积小，重量轻。同时，激光陀螺仪也有了突破。它通过光程差测量旋转角速度。优点与光纤陀螺相似，但成本较高。

我们在智能手机上使用的陀螺仪是 MEMS（微机电）陀螺仪，其精度不如上面提到的光纤和激光陀螺仪。实现该功能需要参考其他传感器的数据。但体积小、功耗低、易于数字化、智能化，特别是成本低、易于量产。非常适合需要量产的手机、汽车牵引力控制系统、医疗设备等。

陀螺仪在手机中的作用

在手机中使用 MEMS 陀螺仪测量和保持方向的作用是什么？

首先是乔布斯在发布会上重点关注的游戏操控。与传统的重力传感器只能感知左右维度的变化（多轴重力传感器可以检测物体的垂直旋转，但角度很难判断）相比陀螺仪和重力感应,这玩意冷门但很重要!陀螺仪你又知多少?，陀螺仪测量的是物体的角速度偏转、倾斜等动作。 ，您可以手动控制游戏主角的视野和方向。例如陀螺仪和重力感应，在飞行游戏中，手机可以作为方向盘来控制飞机。只需将手机倾斜不同的角度，飞机就会做出相应的上、下、左、右、前联动。类似的游戏大多是赛车和模拟驾驶。

其次，它可以帮助手机摄像头稳定。当我们按下快门时，陀螺仪测量手机的翻转角度，并将手抖动产生的偏差反馈给图像处理器，并利用计算结果控制补偿镜头组来补偿抖动方向和镜头位移以获得更好的清晰照片效果。

此外，它还可以辅助 GPS 进行惯性导航。特别是在没有GPS信号的隧道、桥梁或高层建筑附近，陀螺仪会测量运动的方向和速度，将速度乘以时间，得到运动的距离，实现精准定位导航，并能校正导航路线。这也是目前导航仪和汽车的标准。

最后，它还协助用户界面进行动作感应。这也是最常见的功能，比如iOS的动态壁纸，之所以能随着手机角度的调整而移动，就是通过陀螺仪检测来完成的。另外，部分手机还可以通过前后倾斜手机来上下滚动通讯录陀螺仪和重力感应，左右倾斜手机可以左右移动或放大缩小浏览页面，都是原理是一样的。

总结

一般来说，陀螺仪看似不起眼，但实用性却很高。目前主流智能手机基本都配备了陀螺仪，但我们在日常使用中感受不到它的作用。随着智能手机能实现的功能越来越多，陀螺仪也会配合其他传感器完成各种任务，而对于我们的用户来说，当然是旁观。