iOS傳感器與CMMotionManager

iOS 中常見(jiàn)傳感器如下所示

類型 作用
環(huán)境光傳感器 感應(yīng)光照強(qiáng)度
距離傳感器 感應(yīng)靠近設(shè)備屏幕的物體
磁力計(jì)傳感器 感應(yīng)周邊磁場(chǎng)
內(nèi)部溫度傳感器 感應(yīng)設(shè)備內(nèi)部溫度(非公開(kāi))
濕度傳感器 感應(yīng)設(shè)備是否進(jìn)水(非微電子傳感器)
陀螺儀 感應(yīng)持握方式
加速計(jì) 感應(yīng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)

其中陀螺儀熟妓、加速計(jì)和磁力計(jì)的數(shù)據(jù)獲取均依賴于 CMMotionManager。

CMMotionManager

CMMotionManager 是 Core Motion 庫(kù)的核心類搔涝,負(fù)責(zé)獲取和處理手機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息拖云,它可以獲取的數(shù)據(jù)有

  • 加速度摘仅,標(biāo)識(shí)設(shè)備在三維空間中的瞬時(shí)加速度
  • 陀螺儀跃惫,標(biāo)識(shí)設(shè)備在三個(gè)主軸上的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)
  • 磁場(chǎng)信息叮叹,標(biāo)識(shí)設(shè)備相對(duì)于地球磁場(chǎng)的方位
  • 設(shè)備運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),標(biāo)識(shí)關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)相關(guān)屬性爆存,包括設(shè)備用戶引起的加速度蛉顽、姿態(tài)、旋轉(zhuǎn)速率先较、相對(duì)于校準(zhǔn)磁場(chǎng)的方位以及相對(duì)于重力的方位等携冤,這些數(shù)據(jù)均來(lái)自于 Core Motion 的傳感器融合算法,從這一個(gè)數(shù)據(jù)接口即可獲取以上三種數(shù)據(jù)拇泣,因此使用較為廣泛

CMMotionManager 有 “push” 和 “pull” 兩種方式獲取數(shù)據(jù)噪叙,push 方式實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù),采樣頻率高霉翔,pull 方式僅在需要數(shù)據(jù)時(shí)采集數(shù)據(jù),Apple 更加推薦這種方式獲取數(shù)據(jù)苞笨。

push 方式

將 CMMotionManager 采集頻率 interval 設(shè)置好以后债朵,CMMotionManager 會(huì)在一個(gè)操作隊(duì)列里從特定的 block 返回實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新,這里以設(shè)備運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù) DeviceMotion 為例瀑凝,代碼如下

    CMMotionManager *motionManager = [[CMMotionManager alloc] init];
    motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 1/15.0;
    if (motionManager.deviceMotionAvailable) {
        [motionManager startDeviceMotionUpdatesToQueue:[NSOperationQueue currentQueue]
                                           withHandler: ^(CMDeviceMotion *motion, NSError *error){
                                               double x = motion.gravity.x;
                                               double y = motion.gravity.y;
                                               double z = motion.gravity.z;
                                               //NSLog(@"roll:%f, pitch:%f, yew:%f", motion.attitude.roll, motion.attitude.pitch, motion.attitude.yaw);
                                               NSLog(@"x:%f, y:%f, z:%f", x, y, z);
                                           }];
    }

首先要注意盡可能在 app 中只創(chuàng)建一個(gè) CMMotionManager 對(duì)象序芦,多個(gè) CMMotionManager 對(duì)象會(huì)影響從加速計(jì)和陀螺儀接受數(shù)據(jù)的速率。其次粤咪,在啟動(dòng)接收設(shè)備傳感器信息前要檢查傳感器是否硬件可達(dá)谚中,可以用
deviceMotionAvailable 檢測(cè)硬件是否正常,用 deviceMotionActive 檢測(cè)當(dāng)前 CMMotionManager 是否正在提供數(shù)據(jù)更新。

暫停更新也很容易宪塔,直接調(diào)用 stopXXXUpdates 即可磁奖。

pull 方式

仍以 DevideMotion 為例,pull 方式代碼如下

    CMMotionManager *motionManager = [[CMMotionManager alloc] init];
    motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 1/15.0;
    if (motionManager.deviceMotionAvailable) {
        [motionManager startDeviceMotionUpdates];
        double x = motionManager.deviceMotion.gravity.x;
        double y = motionManager.deviceMotion.gravity.y;
        double z = motionManager.deviceMotion.gravity.z;
        NSLog(@"x:%f, y:%f, z:%f", x, y, z);
    }

但是這樣的方式獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不高某筐,第一次獲取可能沒(méi)有數(shù)據(jù)比搭,同時(shí)要注意不能過(guò)于頻繁的獲取,否則可能引起崩潰南誊。

下面是 CMMotionManager 監(jiān)聽(tīng)的各類運(yùn)動(dòng)信息的簡(jiǎn)單描述身诺。首先需要明確,iOS 設(shè)備的運(yùn)動(dòng)傳感器使用了如下的坐標(biāo)系

image

而 DeviceMotion 信息具體對(duì)應(yīng) iOS 中的 CMDeviceMotion 類抄囚,它包含的數(shù)據(jù)有

1. attitude

attitude 用于標(biāo)識(shí)空間位置的歐拉角(roll霉赡、yaw、pitch)和四元數(shù)(quaternion)

image

其中繞 x 軸運(yùn)動(dòng)稱作 pitch(俯仰)幔托,繞 y 軸運(yùn)動(dòng)稱作 roll(滾轉(zhuǎn))同廉,繞 z 軸運(yùn)動(dòng)稱作 yaw(偏航)。

當(dāng)設(shè)備正面向上柑司、頂部指向正北迫肖、水平放置時(shí),pitch攒驰、yaw 和 roll 值均為 0蟆湖,其他變化如下

  • 設(shè)備頂部上揚(yáng),pitch 由 0 遞增 pi/2玻粪,頂部下沉隅津,由 0 遞減 pi/2
  • 設(shè)備頂部左偏 180 度范圍內(nèi),yaw 由 0 遞增 pi劲室,右偏遞減
  • 設(shè)備左部上旋伦仍,roll 由 0 遞增 pi,左部下旋很洋,roll 由 0 遞減

2. rotationRate

rotationRate 標(biāo)識(shí)設(shè)備旋轉(zhuǎn)速率充蓝,具體變化如下

  • pitch 增加,x > 0喉磁,pictch 減少谓苟,x < 0
  • roll 增加,y > 0协怒,row 減少涝焙,y < 0
  • yaw 增加,z > 0孕暇,yaw 減少仑撞,z < 0

3. gravity

gravity 用于標(biāo)識(shí)重力在設(shè)備各個(gè)方向的分量赤兴,具體值的變化遵循如下規(guī)律:重力方向始終指向地球,而在設(shè)備的三個(gè)方向上有不同分量隧哮,最大可達(dá) 1.0桶良,最小是 0.0。

4. userAcceleration

userAcceleration 用于標(biāo)識(shí)設(shè)備各個(gè)方向上的加速度近迁,注意是加速度值艺普,可以標(biāo)識(shí)當(dāng)前設(shè)備正在當(dāng)前方向上減速 or 加速。

5. magneticField & heading

magneticField 用于標(biāo)識(shí)設(shè)備周圍的磁場(chǎng)范圍和精度鉴竭,heading 用于標(biāo)識(shí)北極方向歧譬。但是要注意,這兩個(gè)值的檢測(cè)需要指定 ReferenceFrame搏存,它是一個(gè) CMAttitudeReferenceFrame 的枚舉瑰步,有四個(gè)值

  • CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryZVertical
  • CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryCorrectedZVertical
  • CMAttitudeReferenceFrameXMagneticNorthZVertical
  • CMAttitudeReferenceFrameXTrueNorthZVertical

其中前兩個(gè) frame 下磁性返回非法負(fù)值,只有選擇了 CMAttitudeReferenceFrameXMagneticNorthZVertical 或 CMAttitudeReferenceFrameXTrueNorthZVertical 才有有效值璧眠,這兩個(gè)枚舉分別指代磁性北極和地理北極缩焦。

距離傳感器

距離傳感器可以檢測(cè)有物理在靠近或者遠(yuǎn)離屏幕,使用如下

    [UIDevice currentDevice].proximityMonitoringEnabled = YES;
    
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(proximityStateDidChange:) name:UIDeviceProximityStateDidChangeNotification object:nil];
    
- (void)proximityStateDidChange:(NSNotification *)note
{
    if ([UIDevice currentDevice].proximityState) {
        NSLog(@"Coming");
    } else {
        NSLog(@"Leaving");
    }
}

環(huán)境光傳感器

目前沒(méi)有找到相應(yīng)的 API责静,可以采取的思路是通過(guò)攝像頭獲取每一幀袁滥,進(jìn)行光線強(qiáng)度檢測(cè)

            NSData *imageData = [AVCaptureStillImageOutput jpegStillImageNSDataRepresentation:imageDataSampleBuffer];
            CFDictionaryRef metadataDict = CMCopyDictionaryOfAttachments(NULL, imageDataSampleBuffer, kCMAttachmentMode_ShouldPropagate);
            NSDictionary *metadata = [[NSDictionary alloc] initWithDictionary:(__bridge NSDictionary*)metadataDict];
            CFRelease(metadataDict);
            NSDictionary *exifMetadata = [[metadata objectForKey:(NSString *) kCGImagePropertyExifDictionary] mutableCopy];
            float brightnessValue = [[exifMetadata  objectForKey:(NSString *) kCGImagePropertyExifBrightnessValue] floatValue];
            NSLog(@"%f",brightnessValue);
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