冷门应用：手机陀螺仪你知道多少？

冷门应用：手机陀螺仪你知道多少？

手机上的陀螺仪到底是什么？它有什么作用？本文将为你详细解析这一神秘的传感器，从其历史渊源到在现代智能手机中的应用，带你全面了解这个看似陌生却又无处不在的技术。

手机上常见的传感器有光线传感器、距离传感器、气压计、陀螺仪、磁力传感器、温度传感器、心率传感器、指纹传感器等等，它们是手机之所以智能的核心。上述传感器大多从命名中就能知晓大概作用，只有陀螺仪较难让人理解，但它几乎又是当下手机的标配。

陀螺仪用于重构空间动作

2010年，iPhone 4的诞生绝对是手机发展史中里程碑式的事件，作为乔布斯生前发布的最后一款手机，它身上实在有太多亮点，双玻璃的经典外观、苹果自研的第一款A4处理器、 视网膜屏幕等等，以至于另一个重大亮点“陀螺仪”有些被埋没，然而这的确是第一款采用了陀螺仪传感器的手机。

维基百科解释“陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来“，这句话很好地解释了陀螺仪的作用在于测量和维持方向。之所以把它加入到手机中，是因为传统采用的加速度计只能检测轴向的线性动作，没法测量、重构完整的3D动作。而陀螺仪就是为了帮助了计算机重构空间上的动作模型。

陀螺仪的前世今生

陀螺仪由1850年 法国物理学家莱昂·傅科在研究地球自传中获得灵感而发明出来的，类似像是把一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上，靠陀螺的方向来计算角速度，和现在小巧的芯片造型大相径庭。在发明的初期，陀螺仪主要用在航海中，之后逐渐拓宽到飞机和导弹中，如今已经凭借出色的制导性能被广泛应用于航天领域。

但是，这种体积巨大的机械式陀螺仪显然不符合电子时代的要求，它结构复杂、精度一般、易受震动等外界因素影响，对制造工艺有极高要求，所以自上个世纪七十年代以来，陀螺仪的发展进入了一个全新的阶段。

十九世纪八十年代，以光导纤维线圈为基础敏感元件的光纤陀螺仪流行起来，它通过光传播的路径变化计算角位移，相较机械陀螺仪寿命长、动态范围大、瞬时启 动快、结构简单、尺寸小而轻。同时，激光陀螺仪也有突破，它通过光程差来测量旋转角速度，优点和光纤陀螺仪差不多，但成本高一些。

而我们现在智能手机上采用的陀螺仪是MEMS（微机电）陀螺仪，它精度并不如前面说到的光纤和激光陀螺仪，需要参考其他传感器的数据才能实现功能，但其体 积小、功耗低、易于数字化和智能化，特别是成本低，易于批量生产，非常适合手机、汽车牵引控制系统、医疗器材这些需要大规模生产的设备。

手机中陀螺仪的作用

将用于测量和维持方向的MEMS陀螺仪用在手机上有什么作用呢？

首先就是乔布斯在发布会重点讲解的游戏控制。相比传统重力感应器只能感应左右两个维度的（多轴的重力感应是可以检测到物体竖直方向的转动，但角度难判 断）变化，陀螺仪通过对偏转、倾斜等动作角速度的测量，可以实现用手控制游戏主角的视野和方向。比如在飞行游戏中，手机即可作为方向盘控制飞机，只需变换 不同角度倾斜手机，飞机就会相应做出上下左右前后的联动。类似的游戏主要以竞速和模拟驾驶类居多。

其次，可以帮助手机摄像头防抖。在我们按下快门时，陀螺仪测量出手机翻转的角度，将手抖产生的偏差反馈给图像处理器，用计算出的结果控制补偿镜片组，对镜头的抖动方向以及位移作出补偿，实现更清晰的拍照效果。