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解析：iPhone 4中的三轴陀螺仪为何物
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时间：日 17:51
楔子：&&& 陀螺，相信很多人不会陌生，那个陪伴在我们孩童时代的传统玩具，一直以来都是我们消遣与嬉戏的最佳伴侣。无论是在冰天雪地的北方，还是南方热闹喧嚣的广场，陀螺已成为孩童们一种共同的语言。&&& 随着时代科技的进步，传统的陀螺已不能满足成年人的娱乐需求，更多的则是关注网络游戏、大型街机等新兴产物，而传统的陀螺只能够停限于孩童时代，并没有成为现在的主流。那么这时有没有一种“陀螺”，能够代替传统陀螺并且与电子科技相结合，成为这个时代或下个时代的最佳娱乐体验？&& “这个可以有”，并且苹果iPhone 4手机已经为我们交出最好的答案——三轴陀螺仪，应用于航天领域、国防工程的科技技术。我们知道苹果iPhone 4之所以能在众多手机中脱颖而出，其自身优点数不胜数，这里我们只来探讨一下，它应用的最新技术——三轴陀螺仪，到底有何玄机。何为陀螺仪&&& 在了解三轴陀螺仪之前，我们先知道陀螺仪为何物。&&& 利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置即为陀螺仪。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。我们通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。它是由苍蝇的后翅（退化为平衡棒）仿生得来。这里指的是单轴陀螺仪，并非iPhone 4中的三轴陀螺仪。从数字上我们也能够得知，iPhone 4中的陀螺仪有着独到之处。&&& 在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象，我们在孩童时代玩的陀螺就是典型的例子。陀螺仪在遥控飞机中的应用&&& 陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。&&& 我们现在常接触的便是电子式的陀螺仪，有压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪，激光陀螺仪等，并且还可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。“凯撤”原型系统依靠激光陀螺仪作为它的导航与瞄准系统&&& 而我们今天主要了解的iPhone 4中的陀螺仪可以称为微机械陀螺仪，那么微机械陀螺仪究竟为何物？三轴陀螺仪又是什么？我们不妨接着往下看。三轴陀螺仪的基本定义&&& 三轴陀螺仪：即同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。单轴的只能测量一个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪，而3轴的一个就能替代三个单轴的。 3轴的体积小、重量轻、结构简单、可靠性好，是激光陀螺的发展趋势。对于激光陀螺则更多应用于军事方面，我们暂且不做讨论。不过我们可以看出iPhone 4应用的三轴陀螺仪是较为先进的。& &图为三轴陀螺仪工作原理，而不是iPhone 4“三轴陀螺仪”的外观。&&& 其实iPhone 4采用的“三轴陀螺仪”，也叫微机械陀螺仪也可称作MEMS陀螺仪，为了让用户更为容易理解，俗称三轴陀螺仪。也就是说iPhone 4采用的是三轴陀螺仪技术，但实体则是微机械陀螺仪。换句话说，微机械陀螺仪是由晶片技术生产的。为了让大家更容易接近、理解微机械陀螺仪为何物，接下来我们就拆分iPhone 4手机，主要看里面微机械陀螺仪具体是什么。&& &&&& 拆分iPhone 4内部的三轴陀螺仪&&& 这是一款iPhone 4的三轴陀螺仪芯片，而该芯片就是意法半导体公司的产品，同时这家公司还为iPhone和iPad产品提供加速度传感器芯片。苹果iPhone 4三轴陀螺仪芯片&&& 同是苹果产品，一个是iPhone手机，一个是iPad电脑。但是据国外TechInsights网站的高级分析师Steve Bitton则发现在苹果iPad机型的主板上，有一个空出的芯片位，这个空位的面积正好与iPhone 4中陀螺仪芯片的大小相符合，同时空位的位置也正好设在加速度传感器芯片的旁边，而且同样靠近处理器芯片。&&& 据悉这个发现显示苹果原来本有计划在iPad上设置这种三轴陀螺仪，不过他们最后放弃了这个计划，也许我们会在iPad第二代产品里看到这种芯片。iPhone 4陀螺仪内部结构&&& 为了进一步能够对iPhone 4内的陀螺仪内部结构进行了解，我们不妨继续观看一下该芯片是哪款型号。图中明显可以看到芯片的外壳封装上打有“AGD1 2022 FP6AQ”的字样。而这就是MEMS（微电机系统）陀螺仪芯片内部集成有微型电机系统，可用于测量手机的运动方向数据。经过X光拍摄后的陀螺仪芯片 &&& 如果我们继续拆分这个芯片，那么里面还会是什么样子的？由于设备的有限，我们仅能够用X光来看清里面的内部情况。我们可以看到，芯片内部包含有一块微型磁性体，可以在手机进行旋转运动时产生的科里奥力作用下向X,Y,Z三个方向发生位移，利用这个原理便可以测出手机的运动方向。而芯片核心中的另外一部分则可以将有关的传感数据转换为iPhone 4可以识别的数字格式。所以，当该系统运行时，无论你将iPhone 4上移或者甩动，里面的芯片接受指令就会向iPhone 4的CPU传输数据，使得iPhone 4能够做出正确的回应。其他种类陀螺仪放大示意图&&& 如果说上图是某基地的平面示意图，我想大多数朋友都会赞同的，其实为了为了让我们对于MEMS陀螺仪芯片认识更为广泛，笔者搜罗了几款其他种类的放大示意图，让我们看一下在这个微距下的世界，是如何令我们震撼。其他种类陀螺仪放大示意图三轴陀螺仪的应用&&& 其实iPhone 4内的三轴陀螺仪它是一种创新而不是传承，它一开始并不是应用于手机中，更多的则是在工程上。在工程上陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。可见苹果iPhone 4之所以能够让众多消费者吸引，自身的创新才是王道。三轴陀螺仪的应用&&& 别看一个小小的陀螺仪，它的进化到现在已经逐渐被我们所认知。上图中的代步车子，相信我们已经有所耳闻，它就是利用三轴加速度计加上地磁加速度的技术。这种交通工具只要站在上面向你想趋向的方向移动重心就可以随心所遇的出发。可见三轴陀螺仪在未来的发展空间还是非常广阔的，并且在手机领域中前景十分光明。三轴陀螺仪应用在军事方面&&& 三轴陀螺仪的应用很广泛，比如在飞机上装上三个定向指示仪，并使三个小飞轮的自转轴相互垂直，飞行员就可以通过飞轮轴相对于机身的指向来确定飞机的空间取向。船舶上装上定向指示仪，海员可用它来确定海轮的航向。鱼雷，火箭中也装有定向指示仪，起到自动导航的作用。在鱼雷前进的过程中，定向指示仪的轴线方向保持不变。当鱼雷因风浪等影响，前进方向改变时，鱼雷的纵轴与定向指示仪之间就出现了偏差，这时可启动有关器械改变舵的角度，使鱼雷回复到原来的前进方向。火箭中，则采用改变喷气方向的方法来校正飞行方向。&&& 小到手机大到导弹甚至航天飞机，陀螺仪无疑是一个重要的因素，无论是单轴还是三轴或者多轴陀螺仪，此种技术将被更加广泛的普及的来到我们生活当中。此时此刻，如果你还是没明白三轴陀螺仪是什么？那么你可以简单的理解为就是3D版的重力感应。而现在对于绝大多数手机游戏中应用此技术的可以说寥寥无几，那么笔者就给您介绍一款iPhone 4手机中，拥有三轴陀螺仪技术的游戏——《Gun Range》。苹果iPhone 4的三轴陀螺示意图总结：&&& 笔者在之前的一篇文章《浅析：同是电容屏为何不能多点触控》中提到，多点触控在我们日常生活中的应用型以及普及性，那么今天我们了解到陀螺仪同样与我们的生活密不可分，前者多点触控技术注重于操控方面，而后者陀螺仪则更侧重于应用方面，那么如果两者相结合起来，会有怎的惊人之作？相信苹果iPhone 4应该会让你找到答案。&&& &
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陀螺仪玩游戏老是飘
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白苹果, 积分 502, 距离下一级还需 998 积分
为什么我用陀螺仪操控现代战争，陀螺仪老是飘啊？走几步就视角就飘到别的地方去了？
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为什么啊，老是要用屏幕校准才继续用陀螺仪，那干脆不要用陀螺仪了
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顶AA啊啊啊啊啊啊回1楼wuruixun于7 分钟前发表的: 为什么啊，老是要用屏幕校准才继续用陀螺仪，那干脆不要用陀螺仪了......
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陀螺仪入主iphone4的日后应用的狂想曲，看看你能想到什么！
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真爱留存异次元
白苹果, 积分 1051, 距离下一级还需 449 积分
最多可以选择3个
看到jobs演示陀螺仪的时候我就相当的兴奋了。
看他玩的那个游戏，让我想到日后可以开发的游戏简直太有乐趣了。
只是这个屏幕太小，如果再大一些，就可以相当于日美等做的头盔模拟器了，带着那个模拟器，你可以360度的旋转，你所看到的是一个真实
的3D地图，不是现在电脑上的3D游戏，那种只需要通过鼠标来旋转，而你本人是固定的，也就是说里面人物的转向代替了你本人的转向
而如果IPHONE利用陀螺仪来设置新的游戏，则可以让你本人去转向，然后通过拟真的设计，让你如临其境的妙不可言的经历。
举个例子，IRON MAN那个游戏，需要空中飞行
操作就很头疼，在空中是360度的旋转，导致老板的导航键使用不方便，操作性差。
如果建立在新的系统上，可以完全流畅，更具可玩性和高操作性。
我已经等不及这个以陀螺仪为主要开发对象的游戏了哈哈哈 。
到时候你们肯定会看到马路上，等车的人不停的转身晃动手中的iphone，各种千奇百怪的姿势哈哈 。搞笑。
加亮了啊？
那我就再加一条，iphone4 的劲舞团。
玩这个游戏，不在只是靠按键，而是靠动作来操控。根据频幕上的只是，人需要作出相应的动作，而实际来说，和跳舞差不多。
估计玩这个的话，会让路人更大跌眼镜
多选投票: ( 最多可选 3 项 ), 共有 2140 人参与投票
1. &GPS的精确应用，可以提高更高精度的GPS APP
14.11% (302)
2. &全3D第一视角地图，依然是GPS之一，不过可能只是地图。
6.68% (143)
3. &GOOGLE地图iphone特别版，支持街景以3D模式第一视角使用。
9.67% (207)
4. &3D房间，迷宫，建筑等等，拟真的3D环境，让你依靠转身来操作更加逼真
10.98% (235)
5. &3D游戏，特别是第一视角游戏的超级拟真程度--已有的操作性差
13.74% (294)
6. &3D游戏，第一视角的大型RPG游戏，没准还会有ONline版的
10.89% (233)
7. &3D解谜，建立一个3d的地图然后进行以往的解密游戏，只不过更具有新意
4.39% (94)
8. &3D探索，比如星空等等全3d的以你为中心可以自由旋转--已有的感觉不同
5.70% (122)
9. &3D旅游，可以把世界各国名胜古迹，3D固定模式，你以第一视角浏览
8.08% (173)
10. &其他等待各位填充。
15.75% (337)
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<p id="rate_101" onmouseover="showTip(this)" tip="LZ辛苦了。。终于能看到点有用的东西了。。&人气 + 2
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<p id="rate_947" onmouseover="showTip(this)" tip="终于看到不是纠结于发货什么的的帖了&人气 + 3
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<p id="rate_6733" onmouseover="showTip(this)" tip="感谢分享^_^&人气 + 2
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<p id="rate_3406" onmouseover="showTip(this)" tip="必须是解谜游戏啊，寂静岭之类的一片黑按照只能用手机屏幕充当手电啊，哈哈&人气 + 1
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<p id="rate_200" onmouseover="showTip(this)" tip="扔出去时可以保持飞行稳定不翻滚&人气 + 1
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<p id="rate_338" onmouseover="showTip(this)" tip="以后有 陀螺仪&&版的CS，那更爽了。&人气 + 5
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<p id="rate_760" onmouseover="showTip(this)" tip="陀螺仪wii的手柄早就装备了 还有索尼的数码相机的防抖功能也有用到 手机的话ip&人气 + 1
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<p id="rate_4542" onmouseover="showTip(this)" tip="有了iphone4的先例，估计以后陀螺仪会用到各种设备上，比如游戏眼镜&人气 + 1
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评分次数16
前后摇晃的H game...
放在地上 测地震！ 灾难帝
LZ辛苦了。。终于能看到点有用的东西了。。
终于看到不是纠结于发货什么的的帖了
感谢分享^_^
必须是解谜游戏啊，寂静岭之类的一片黑按照只能用手机屏幕充当手电啊，哈哈
扔出去时可以保持飞行稳定不翻滚
以后有 陀螺仪&&版的CS，那更爽了。
陀螺仪wii的手柄早就装备了 还有索尼的数码相机的防抖功能也有用到 手机的话ip
有了iphone4的先例，估计以后陀螺仪会用到各种设备上，比如游戏眼镜
为什么LZ没有想到可以SM实体作战？
嘿嘿，可以多多yy
Wii很早就有啊。。。
威锋有你更精彩：）
又多了更多不同类型的游戏诱惑人！
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真爱留存异次元
我的思维有局限性希望大家补充。
我一般只是局限在游戏方面了，其他的，说实话，还可以开一个3D图书馆。
3D影院，3D社区等等。不过，对iphone的硬件要求会逐步提高，估计下一代或者6-7代才可能完全实现，毕竟网络的硬件还需要等待一下下。
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陀螺仪的使用确实是ip4的一个亮点，但是实际使用中可能不一定向想象的那么理想：
1、陀螺仪的使用需要使用者以某一固定轴转动……这就需要空间了。设想一下，地铁里玩游戏，公众场合自己原地转圈，似乎会成为街景……
2、陀螺仪起作用是需要使用者持续运动的……也就是使用者一动它就动，使用者不动他不动……简单说就是想要iron man转个圈，玩家就要自己转个圈，你转一半它也只转一半……
3、现在还不知道ios中，陀螺仪和重力感应器的优先级设置和灵敏度，理论上这两个传感器不冲突，但实际使用中，我想应该没人能做到转圈的时候双手还能保持水平，抑或是俯仰ip（不太会描述这个动作）不发生横向位移……
……类似的问题还有一些，但目前都是猜测，只有等真正拿到ip4才知道！
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估计是与Apple TV 有关的，想Wii一样的操作
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都不畅想一下爱情动作片的新应用，可以各个角度哦
可以蛋疼，但不能闲的蛋疼
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想到了我就自己开发了，才不告诉你
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真爱留存异次元
引用第5楼jet06于 09:53发表的
都不畅想一下爱情动作片的新应用，可以各个角度哦
你太强大了。。。。那个是电影制作的问题，和手机几乎无关。。。。
引用第2楼Filter于 09:43发表的
陀螺仪的使用确实是ip4的一个亮点，但是实际使用中可能不一定向想象的那么理想：
1、陀螺仪的使用需要使用者以某一固定轴转动……这就需要空间了。设想一下，地铁里玩游戏，公众场合自己原地转圈，似乎会成为街景……
2、陀螺仪起作用是需要使用者持续运动的……也就是使用者一动它就动，使用者不动他不动……简单说就是想要iron man转个圈，玩家就要自己转个圈，你转一半它也只转一半……
3、现在还不知道ios中，陀螺仪和重力感应器的优先级设置和灵敏度，理论上这两个传感器不冲突，但实际使用中，我想应该没人能做到转圈的时候双手还能保持水平，抑或是俯仰ip（不太会描述这个动作）不发生横向位移……
说的有道理啊。
所以才说日后肯定会是街边一道靓丽的风景线哈哈哈，我也相信肯定会有的。
另外，当你玩上那种游戏之后，你会觉得你在转很多么？哈哈，就好比玩CS的时候，有多少人猫在箱子后面想要向上看的时候，把自己的脑袋向上伸的？玩跑跑的时候在转弯的时候又有多少人跟真左右移动身体啊？呵呵，估计日后就真的需要来转动了。
至于你说的那个保持平衡的问题，其实也不是什么大问题，反正上下移动的部分根据你自己当时瞄准的情况来定，估计转身的设计不会有太过快速的。一般设计游戏，从左到右大概180度的范围已经足够了，真要向后转的时候应该不是那么多，估计游戏设计的时候可以照顾到的。
唯一需要考虑的是，到时候人身体的承受能力呵呵，玩一个小时的游戏不得和运动10分钟差不多啊？ 女孩高兴了，全当腰部运动减肥了。
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楼上的。。。你
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彩虹六号：暗影先锋大家都玩了吗?陀螺仪怎么开?
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青苹果, 积分 61, 距离下一级还需 139 积分
今天安装了这个游戏,听说可以用陀螺仪来玩,可是进去的时候并没有这个提示要开启陀螺仪啊,有其他玩过这游戏的同学吗?游戏设置里面好像也没有这个选项
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我不是果粉，是J粉
ipad2才有陀螺仪的
Stay Hungry&&Stay Foolish
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用IP4 or iPad2玩应该就有提示了吧～
iPad1无陀螺仪～
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难道是我out了
怎么不知道ipad1有陀螺仪
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用陀螺仪玩会很吃力，难操控，建议关掉
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