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Androidプログラミングにおける重力感アプリケーション法の分析

この記事では、Androidプログラミングにおける重力感知の使用法の例を紹介します。皆さんに参考にしていただくために、以下のように共有します：

重力感知は主に加速度センサー（accelerometer）を使用して実現されています

Androidの開発では、合計で8種類のセンサーがありますが、各実機がこれらのセンサーをサポートしているとは限りません。多くの機能はユーザーが気にしていないため、開発者が一部の機能を非表示にすることがあります。実際の実機の状況に基づいて開発を行う必要があります。以下では、加速度センサーの具体的な実装方法について説明します。以下にセンサーの名前を挙げます：

加速度センサー(accelerometer)
ジャイロスコープセンサー(gyroscope)
環境光センサー(light)
磁力センサー(magnetic field)
方向センサー(orientation)
圧力センサー(pressure)
距離センサー(proximity)
温度センサー(temperature)

1.SensorManagerセンサーマネージャーオブジェクト

スマートフォン内のすべてのセンサーはSensorManagerを通じてアクセスする必要があります。getSystemService(SENSOR_SERVICE)メソッドを呼び出すことで、現在のスマートフォンのセンサーマネージャーオブジェクトを取得できます。

2.SensorEventListenerインターフェースを実装

SensorEventListenerインターフェースのonSensorChanged(SensorEventevent)メソッドを実装して、スマートフォンのセンサーの状態をキャプチャし、X軸、Y軸、Z軸の重力成分を取得します。これら三つの方向のデータが揃えば、重力センサーの原理は学習済みです。

public void onSensorChanged(SensorEvent e) {
  float x = e.values[SensorManager.DATA_X];
  float y = e.values[SensorManager.DATA_Y];
  float z = e.values[SensorManager.DATA_Z];
};

如上のコード所示：float x y z 3の範囲は-10から10の間です。以下にX軸、Y軸、Z軸の重力成分の意味について説明します（ここでは注意が必要です：座標原点：空に向かうのが正数、地面に向かうのが負数、プログラミング時の座標とは逆です）：

（1）スマートフォンのスクリーンを左側に向けて、X軸は空に向かいます。垂直に置かれた場合、Y軸とZ軸には重力成分がありません。X軸が空に向かっているため、その重力成分が最大です。この時、X軸、Y軸、Z軸の重力成分の値は（10、0）；

（2）スマートフォンのスクリーンを右側に向けて、X軸は地面に向かいます。垂直に置かれた場合、Y軸とZ軸には重力成分がありません。X軸が地面に向かっているため、その重力成分が最小です。この時、X軸、Y軸、Z軸の重力成分の値は（-10、0）；

（3）スマートフォンのスクリーンを垂直に立てた場合、Y軸は空に向かいます。垂直に置かれた場合、X軸とZ軸には重力成分がありません。Y軸が空に向かっているため、その重力成分が最大です。この時、X軸、Y軸、Z軸の重力成分の値は（0、10、0）；

（4）スマートフォンのスクリーンを垂直に立てた場合、Y軸は地面に向かいます。垂直に置かれた場合、X軸とZ軸には重力成分がありません。Y軸が地面に向かっているため、その重力成分が最小です。この時、X軸、Y軸、Z軸の重力成分の値は（0、-10、0）；

（5）スマートフォンのスクリーンを上に向けて、Z軸は空に向かっています。水平に置かれた場合、X軸とY軸には重力成分がありません。Z軸が空に向かっているため、その重力成分が最大です。この時、X軸、Y軸、Z軸の重力成分の値は（0、0、10）；

（6（手机屏幕向上，Z 轴就朝向地面，水平放置，这时候 X 轴与 Y 轴没有重力分量，因为 Z 轴朝向地面所以它的重力分量则最小。这时候 X 轴、Y 轴、Z 轴的重力分量的值分别为（0，0，-10）。

3. 注册 SensorEventListener

使用 SensorMannager 调用 getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) 方法拿到加速重力感应的 Sensor 对象。因为我讨论的是重力加速度传感器所以参数为 Sensor.TYPE_ACCELEROMETER，如果需要拿到其它的传感器需要传入对应的名称。使用 SensorMannager 调用 registerListener() 方法来注册，第三个参数是检测的灵敏精确度，根据不同的需求来选择精准度，游戏开发建议使用　 SensorManagerSENSOR_DELAY_ GAME。

4 . 重力感应简单速度计算的方式

每次摇晃手机计算出 X 轴 Y 轴 Z 轴的重力分量可以将它们记录下来，然后每次摇晃的重力分量和之前的重力分量可以做一个对比，利用差值和时间就可以计算出他们的移动速度。

重力感应装置包括感应器、处理器和控制器三个部分。感应器负责侦测存储器的状态，计算存储器的重力加速度值；处理器则对加速度值是否超出安全范围进行判断；而控制器则负责控制将磁头锁定或者释放出安全停泊区。一旦感应器侦测并经处理器判断当前的重力加速度超过安全值之后，控制器就会通过硬件控制磁头停止读写工作，并快速归位，锁定在专有的磁头停泊区。这一系列动作会在200 毫秒内完成。当感应装置探测到加速度值恢复到正常值范围之后，产品才会恢复工作。

Android 多媒体框架的代码在以下目录中：external/opencore/. 这个目录是 Android 多媒体框架的根目录，其中包含的子目录如下所示：

* android: 这里面是一个上层的库，它基于 PVPlayer 和 PVAuthor 的 SDK 实现了一个为 Android 使用的 Player 和 Author
* baselibs: 包含数据结构和线程安全等内容的底层库
* codecs_v2: 这是一个内容较多的库，主要包含编解码的实现，以及一个 OpenMAX 的实现
* engines: 包含 PVPlayer 和 PVAuthor 引擎的实现
*extern_libs_v2:khronosのOpenMAXのヘッダーファイルを含みます
*fileformats:ファイル形式のパーサ（parser）クラス
* nodes:エンコーディングおよびファイル解析の各nodeクラス
* oscl:オペレーティングシステムの互換性ライブラリ
* pvmi:入出力制御の抽象インターフェース
* protocols:主にネットワークに関連するRTSP、RTP、HTTPなどのプロトコルの関連内容
* pvcommon:pvcommonライブラリのAndroid.mkファイル、ソースファイルはありません
*pvplayer:pvplayerライブラリのAndroid.mkファイル、ソースファイルはありません
* pvauthor:pvauthorライブラリのAndroid.mkファイル、ソースファイルはありません
* tools_v2:コンパイルツールおよび登録可能なモジュール

以下に一部のテストコードを示します：

private SensorManager sensorMgr;
Sensor sensor = sensorMgr.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
//前回のx y zの座標を保存
float bx = 0;
float by = 0;
float bz = 0;
long btime = 0;//今回の時間
sensorMgr = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
SensorEventListener lsn = new SensorEventListener() {
  public void onSensorChanged(SensorEvent e) {
    float x = e.values[SensorManager.DATA_X];
    float y = e.values[SensorManager.DATA_Y];
    float z = e.values[SensorManager.DATA_Z];
    //X Y Zの値を計算した後、この値を使って揺れの速度を計算できます
    //速度 = 路程/時間
    //X軸の速度
    float speadX = (x - bx) / (System.currentTimeMillis() - btime);
    //y軸の速度
    float speadY = (y - by) / (System.currentTimeMillis() - btime);
    //z軸の速度
    float speadZ = (z - bz) / (System.currentTimeMillis() - btime);
    //このように単純な速度を計算することができます。加速度を計算したい場合は、運動学では、加速度aと速度、
    //の位移に関連しています：Vt=V0+at、S=V0*t+1/2at^2、S=（Vt^2-V0^2)/(2a),これらの情報を使ってaを解き出すことができます
    bx = x;
    by = y;
    bz = z;
    btime = System.currentTimeMillis();
  };
  public void onAccuracyChanged(Sensor s, int accuracy) {
  };
};
// リスナーを登録します。第3引数は検出の正確度です。
sensorMgr.registerListener(lsn, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME);

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本稿の内容が皆様のAndroidプログラム設計に役立つことを願っています。

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