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来!我们来玩一下陀螺仪和加速度计

来!我们来玩一下陀螺仪和加速度计

作者: _南山忆 | 来源:发表于2016-07-10 16:05 被阅读892次
    先来看一下效果
    111.gif

    这是通过调用iOS的陀螺仪和加速度计。通过倾斜手机实现的效果

    Core Motion

    加速度计和陀螺仪是通过Core Motion框架,来管理访问的。此框架提供了CMMotionManager类,它提供的数据都是用来描述设备的移动的。还提供了CMAccelerometerData和CMGroData,他们可以访问原生的加速度计和陀螺仪信息。另外还有CMDeviceMotion,这个类里面包含有加速度计和陀螺仪的测量数据,以及方位信息。即设备是平放,朝上,朝下,还是朝左等信息。话不多说还是直接上代码。
      先来个坐标系作为参考


    屏幕快照 2016-07-09 下午5.24.42.png
    看一下各项数据
    #define kUpdateInterval (1.f / 60.f)//定义一个更新时间
    @property (nonatomic,strong)CMMotionManager *motionManager;
    @property (nonatomic,strong)NSOperationQueue *quene;
    //声明一个线程
    
    self.motionManager = [[CMMotionManager alloc]init];
        NSOperationQueue *quene = [[NSOperationQueue alloc]init];
    初始化一个线程,动作管理器需要一个单独的线程来运行,以便在每次发生事件时放入要执行的工作。苹果文档之处不要放在默认队列,可能会被事件填满,无法处理别的事件
    
        if (self.motionManager.deviceMotionAvailable) {
            self.motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 0.1;
            //设置更新数据的时间间隔
            [self.motionManager startDeviceMotionUpdatesToQueue: quene withHandler:^(CMDeviceMotion * _Nullable motion, NSError * _Nullable error) {
                CMRotationRate rotationRate = motion.rotationRate;
               //旋转速率对应x,y,z分别是设备绕x,y,z 轴(上面有图参考)
               的旋转速率,顺时针为正,逆时针为负
                CMAcceleration gravity = motion.gravity;
                //自然加速度,可是识别手机的放置方向,设备平放在桌上,z=-1;
                   屏幕朝左侧立,x = -1;充电口朝下垂直放置,y=-1
                CMAcceleration userAcc = motion.userAcceleration;
                //用户运动手机造成的加速度,分别向xyz方向运动时,正向时即为正值
                CMAttitude *attitude = motion.attitude;
                //设备的旋转程度,也可以理解为设备绕xyz轴旋转的程度,单位是
                弧度,即旋转一周的值为2π,手机绕举个例子:把手机平放在桌面上,
                旋转手机Yaw(偏移)开始变化,旋转180°时yaw = 3.14;
                绕Y轴旋转时Roll变化;绕X轴旋转时Pitch变化(方向不在多做讨论,参考系不一样,没法统一)
                NSString *gyroscopeText = [NSString   stringWithFormat:@"Rotation:\\n x = %.2f\\n y = %.2f\\n 
      z = %.2f",rotationRate.x,rotationRate.y,rotationRate.z];
                NSString *acceleratiorText = [NSString stringWithFormat:@"Accelertion: \\n Gravity x = %.2f\\tUser x = %.2f 
    \\n Gravity y = %.2f\\tUser y = %.2f \\n Gravity z = %.2f\\tUser z = %.2f \\n",gravity.x,userAcc.x,gravity.y,userAcc.y,gravity.z,userAcc.z];
                
                NSString *attitudeText = [NSString stringWithFormat:@"Attitute:\\n Roll = %.2f\\nPitch = %.2f
    \\nYaw = %.2f\\n",attitude.roll,attitude.pitch,attitude.yaw];
    //            NSLog(@"%@",gyroscopeText);
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    _gyroscopeLabel.text = gyroscopeText;
                    _accelerometerLabel.text = acceleratiorText;
                    _attitudeLabel.text = attitudeText;
                });
            }];
        }
    
    
    然后我们来做一个Demo

    controller中代码实现

    #define kUpdateInterval (1.f / 60.f)//更新频率高一点
    @interface BallViewController ()
    @property (nonatomic,strong)CMMotionManager *motionManager;
    @property (nonatomic,strong)NSOperationQueue *quene;
    @end
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        BallView *ballView = [[BallView alloc]initWithFrame:self.view.bounds];
    //自己写的类继承自UIView
        [self.view addSubview:ballView];
        self.motionManager = [[CMMotionManager alloc]init];
        self.quene = [[NSOperationQueue alloc]init];
        self.motionManager.deviceMotionUpdateInterval = kUpdateInterval;
        [self.motionManager startDeviceMotionUpdatesToQueue:_quene withHandler:^(CMDeviceMotion * _Nullable motion, NSError * _Nullable error) {
    //此处也可以传入motion.userAcceleration。(用户移动手机产生的加速度)这样就可以实现摇动来控制(ballView里面的放大倍数记得要改大一点)
            [ballView setAcceleration:motion.gravity];
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            [ballView update];
           //主线程更新UI
            });
        }];
    }
    

    BallView的实现
    .h文件

    #import <UIKit/UIKit.h>
    #import <CoreMotion/CoreMotion.h>
    @interface BallView : UIView
    @property (nonatomic,assign)CMAcceleration acceleration;
    - (void)update;
    @end
    

    .m文件

    @interface BallView ()
    @property (nonatomic,assign)CGFloat width;
    @property (nonatomic,assign)CGFloat height;
    @property (nonatomic,assign)CGFloat imageWidth;
    @property (nonatomic,assign)CGFloat imageHeight;
    @property (nonatomic,strong)UIImage *image;
    @property (nonatomic,strong)UIImageView *imageView;
    @property (nonatomic,assign)CGPoint currentPoint;//当前ImageView位置
    @property (nonatomic,assign)CGFloat ballXVelocity;//X方向速度
    @property (nonatomic,assign)CGFloat ballYVelocity;//Y方向速度
    @end
    
    @implementation BallView
    
    - (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame{
        self = [super initWithFrame:frame];
        if (self) {
            [self commoninit];
            self.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
        }
        return self;
    }
    - (void)commoninit{
        self.image = [UIImage imageNamed:@"btn_nav04@3x"];
        self.imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(0, 0, self.imageWidth, self.imageHeight)];
        self.imageView.image = _image;
        [self addSubview:self.imageView];
        self.currentPoint = CGPointMake(self.bounds.size.width/2.f+self.image.size.width/2.f, self.bounds.size.height/2.f+self.image.size.height/2.f);
        self.imageView.center = _currentPoint;
    }
    
    - (void)setCurrentPoint:(CGPoint)newPoint{
        _currentPoint = newPoint;
            //边缘判断
        if (self.currentPoint.x <= self.imageWidth/2.f) {
            _currentPoint.x = self.imageWidth/2.f;
            self.ballXVelocity = -_ballXVelocity/2.f;
            //反弹效果,接触边缘后加速度反向减半
        }
        if (self.currentPoint.y <= self.imageHeight/2.f) {
            _currentPoint.y = self.imageHeight/2.f;
            self.ballYVelocity = -_ballYVelocity/2.f;
            //反弹效果,接触边缘后加速度反向减半
        }
        if (self.currentPoint.x >= self.width -self.imageWidth/2.f ) {
            _currentPoint.x = self.width -self.imageWidth/2.f;
            self.ballXVelocity = -_ballXVelocity/2.f;
            //反弹效果,接触边缘后加速度反向减半
        }
        if (self.currentPoint.y >= self.height -self.imageHeight/2.f ) {
            _currentPoint.y = self.height -self.imageHeight/2.f;
            self.ballYVelocity = -_ballYVelocity/2.f;
           //反弹效果,接触边缘后加速度反向减半
        }
        [self updateCenter];
    }
    - (void)updateCenter{
        self.imageView.center = _currentPoint;
    }
    
    - (void)update{
        static NSDate *lastUpdateTime = nil;
        if (lastUpdateTime != nil) {
            NSTimeInterval secondsSinceLastDraw = [[NSDate date] timeIntervalSinceDate:lastUpdateTime];//两次更新的时间差
            self.ballXVelocity = self.ballXVelocity + (self.acceleration.x * secondsSinceLastDraw);
            //X方向上原速度加上加速度乘以时间,计算当前速度
            self.ballYVelocity = self.ballYVelocity - (self.acceleration.y * secondsSinceLastDraw);
            //Y方向上原速度加上加速度乘以时间,计算当前速度
            CGFloat xAccel = secondsSinceLastDraw * self.ballXVelocity * 1000;
            //计算位置变化量。由于这个值很小,所以我们要放大一些才更加真实此处
            //若想使用摇动,要把放大倍数调大,10000效果不错
            CGFloat yAccel = secondsSinceLastDraw * self.ballYVelocity * 1000;
            self.currentPoint = CGPointMake(self.currentPoint.x + xAccel, self.currentPoint.y + yAccel);
        }
        lastUpdateTime = [NSDate date];
    }
    #pragma mark - widthAndHeight
    - (CGFloat)width{
        return self.bounds.size.width;
    }
    - (CGFloat)height{
        return self.bounds.size.height;
    }
    - (CGFloat)imageWidth{
        return self.image.size.width;
    }
    - (CGFloat)imageHeight{
        return self.image.size.height;
    }
    
    

    这样你就可以实现,倾斜手机来移动图片,就像真是的重力产生的效果一样。同样也可以实现,摇动的效果。(就像安卓的360原来的版本有个摇动的球清理内存那样的效果)。
      如需转载请注明出处,请尊重作者的劳动成果。

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      网友评论

      • 鬼崇祟:我想请问一下 这个:self.previousePoint是做什么用的
        _南山忆:@鬼崇祟 没什么用,原来打算记录原来位置的。后来没用到
      • Kent_Zhang:另:没见文中提到陀螺仪嘛
        _南山忆:@Kent_Zhang 不需要啊
        Kent_Zhang:@_南山忆 。。o(╯□╰)o,那个不需要自己算的?
        _南山忆:有啊,输出的数据手机的旋转角度用的就是陀螺仪啊
      • Kent_Zhang:在某个项目中,室内装修效果浏览,尝试用陀螺仪做视角变换,也就是平板可以像一个窗口一样随着人转方向而看向不同的室内方向。
        这个地方是有两个坑的,
        1、精度不高,陀螺仪的精度似乎只有2位小数的样子,后面的数字在平板静置时会有一定漂移,所以实际使用时我只取了两位小数。
        2、数学上的系统不稳定,似乎在采样频率(更新频率)不到一定程度的时候,如果不加入一个负反馈环节,那么就会出现偏一下平板之后整个视角的转动停不下来的情况。那么这里需要每次更新的时候把上次更新时算得的角速度乘以一个小于1.0的系数,这样不转的时候角速度会很快归零。调参调得好的话,平板旋转90度之后视角也正好旋转90度,perfect

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