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陀螺仪手机(手机上陀螺仪有什么用)

原创投稿 wpadmin 3个月前 (02-21) 45次浏览 0个评论

陀螺仪手机(陀螺仪在手机上什么用)

是手机硬件和软件的集合,两者大家都很熟悉,尤其是硬件部分。很多可以随意说出几个——CPU处理器、扬声器、内存、电机、摄像头、各种传感器等等。然而,说到存在感,大多数人往往更关注处理器、摄像头、内存等核心部件,而对传感器知之甚少。

作为传感器中最特殊的存在,大家对“陀螺仪”更加陌生。这个名字听起来很难,感觉很高。其实也是真的。“陀螺仪”的参与在现代社会几乎是不可或缺的。广泛应用于导航空、导航、军事、生活娱乐等领域,在智能手机上有向标准发展的趋势。

陀螺仪到底是什么?

陀螺仪,用百度百科的话来说,是一种基于角动量守恒理论感知和保持方向的装置。一般来说,你可以想象一个陀螺。当它旋转时,轴的方向不会改变。即使受到外力影响,在方向上也会保持不变。这就是角动量守恒的原理。

陀螺仪手机(手机上陀螺仪有什么用)

飞机陀螺仪示意图

根据这一理论研制的陀螺仪,自然抵抗方向的变化,其轴的方向不会随着承载它的支架的转动而改变,因此可以用来测量方向、角速度等。

智能手机上的陀螺仪长什么样?

传统的机械陀螺仪应用广泛,但由于转子需要与轴承直接接触,存在很大的摩擦力,所以精度会有所损失,但可靠性好,现在也应用在一些精度不高的工作环境中。后来有了浮力和静电陀螺仪,利用悬浮力和静电磁场就可以用空将转子提起来,没有摩擦,也带来了更高的精度。

接下来,陀螺仪有很多发展,包括常用于导弹制导的柔性陀螺仪和用于空之间飞机导航的激光陀螺仪等等。但是无论用哪一款,显然都不适合智能手机。毕竟手机空内部体积太大,大部分陀螺仪的体积都无法满足加载要求,所以是一种可以用在手机上的“小型化”传感器——MEMS。

陀螺仪手机(手机上陀螺仪有什么用)

微机电陀螺仪

微机电陀螺仪最大的意义在于陀螺仪在日常生活中的普及。它具有成本低、价格低、使用寿命长、功耗低、易于大规模生产的优点。关键是体积小,重量轻,更符合电子元器件的发展趋势。非常适合插入手机等小终端。

陀螺仪手机(手机上陀螺仪有什么用)

主板上的陀螺仪组件(图像源网络)

从外观来看,手机的MEMS陀螺仪和普通芯片没有太大区别,通常集成在主板上,所以不是一个独立的部件,一般拆开陀螺仪也不会闲着。

微机电陀螺的工作原理

虽然都叫“陀螺仪”,但智能手机上的MEMS陀螺仪和传统的机械陀螺仪是两回事。顾名思义,陀螺仪是一个不断旋转的物体,但你无法想象在微尺度甚至纳米尺度上如何这种空结构实现物体的“小型化”,更不用说需要将其集成为一个完整的单元微系统。因此,MEMS陀螺仪在原理上明显不同于传统的机械陀螺仪。

在传统“陀螺仪”理论的基础上,微机电陀螺仪利用一种“科里奥利力”在内部产生微小的电容变化。此时的电容变化就像角速度。只要测量电容值,就可以计算出角速度,从而代替机械测量。当然计算过程还是很复杂的,但原则上还算不错,可以把它看成是硅衬底上的角速度测量。

陀螺仪在手机上什么用

当然,在手机上安装MEMS陀螺仪是有必要的,这也是很有用处的。远非如此,熟悉《和平精英》的朋友应该都知道,游戏设置中有一个“陀螺仪开/关”的标签,但并不是每个玩家都确切知道这个选项的作用,也很少有人深究这个功能是开还是关的区别。

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其实打开手机游戏的陀螺仪功能后,游戏操作就不再局限于手机屏幕了。和平精英的压枪操作已经从单纯的移动手指变成了同时按压屏幕,及时调整手机的姿势前倾或后倾。看起来很难,但实际上是真的。很多玩家都开启了这个功能,但是没有发现有什么区别,一般都是反复练习才能实现。

陀螺仪手机(手机上陀螺仪有什么用)

手机游戏《狂野赛车》系列

对于手机游戏来说,最有影响力的非体感游戏是陀螺仪,尤其是赛车、飞机或者运动类游戏。通过调整手机的姿态,可以实现对游戏角色的精准控制。手机上左右摆动,镜头角度也会在3D空房间上下飞舞,带来很好的代入感和沉浸感。

另一方面,没有陀螺仪的模型只能感觉到水平方向的拐角,而不能感觉到任何方向的拐角。因此,几乎所有需要感知三维空之间变化的游戏都需要陀螺仪。

此外,手机上的陀螺仪对拍照也有至关重要的影响。拍照时,手抖是最忌讳的,容易削弱画质。但是在陀螺仪的参与下,我们可以检测手机拍照时的运动趋势,并将手抖引起的偏差反馈给图像处理器。此时,通过一些拍照算法,手机可以补偿拍摄时产生的抖动幅度,让拍摄的画面更好更清晰。

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谷歌像素手机

最典型的就是谷歌Pixel手机,它的电子稳像是配合陀螺仪实现的。此外,OPPO Reno系列的一些早期机型对陀螺仪的灵敏度进行了改变和提升,从而快速补偿剧烈抖动的场景,让拍摄的视频更加稳定清晰。

另一方面,陀螺仪自发明以来一直用于导航。比如二战时期没有GPS,德国的V2导弹由陀螺仪制导,送到几百公里外的伦敦,给伦敦人民造成了巨大的灾难。

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V2导弹袭击伦敦

现在大多数手机的导航系统都会采用陀螺仪+GPS的导航机制。比如在通过隧道时,GPS导航信号可能会丢失,但手机上的导航地图还是会有路线提示,这是陀螺仪通过感知方向和速度模拟出来的轨迹。

陀螺仪手机(手机上陀螺仪有什么用)

因此,陀螺仪一般只用于辅助惯性导航。如果没有GPS模块,有陀螺仪也没用。但没有陀螺仪,装有GPS模块的手机依然可以导航,只是导航机制变了。

陀螺仪除了在游戏、拍照和导航中发挥重要作用外,还专注于改善用户体验。比如很多手机桌面系统都支持晃动完成桌面,这是陀螺仪的灵活应用。很多朋友经常使用的一些运动软件,其中计步功能和轨迹显示也与陀螺仪密切相关;另外,用手机看VR全动视频也需要陀螺仪。

如何判断手机是否装有陀螺仪?

陀螺仪那么好,怎么看出来你的手机有没有配备陀螺仪?最简单方法就是下载一些手机检测软件,比如安兔兔、鲁大师、手机大师等。,可以检测手机是否装有陀螺仪。

陀螺仪手机(手机上陀螺仪有什么用)

此外,还可以下载一些体感游戏。只要三维空中的一个可以任意方向移动,这款手机还会配备陀螺仪传感器。最后也可以直接去手机官网查询,参数介绍里一般都有提到。如果没有提到,就没有高概率。

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华为P40支持陀螺仪(来源华为官网)

同时,MEMS陀螺仪看似高大,但实际上价格并不贵。大部分车型还是会配备,因为成本问题只会阉割几千块钱。但是一些必要的功能,比如3D体感游戏,一般都是通过设置虚拟陀螺仪来实现的。

结论:

手机的陀螺仪虽然不大,很容易被忽略,但说它不重要显然有失偏颇。如果你买手机的时候,每天比较注重游戏、拍照、导航,尤其是千元机和便宜机,那就仔细看看购买的机型是否配备了陀螺仪传感器。毕竟有和没有,经验上还是会有一些差异的。

总之,陀螺传感器是手机中非常重要的部件,它的存在是手机体验某些方面的升级。幸运的是,自从第一款搭载陀螺仪传感器的手机iPhone 4诞生以来,这款小部件就朝着标准发展。随着MEMS陀螺仪在日常生活应用中的快速普及,相信未来不仅在手机领域,在国防、航空航天、汽车、物联网、可穿戴设备、无人机等行业都会有更大的发展和突破。届时,陀螺仪传感器也将发挥更关键的作用。


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