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iOS传感器：使用陀螺仪完成一个小球撞壁的小游戏

百家作者：iOS开发 2018-01-10 11:12:10

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上一次借着实现一个随屏幕旋转的小玩意，了解了iPhone内置的加速计。今天咱们继续搞点好玩的东东。按照计划这次要看看陀螺仪了。

最终咱们会完成一个小球撞壁的小游戏,一个超级贱的利用陀螺仪的APP。小球可以感受到重力，从而能够随着手机的运动来一起运动。为了增加一点点趣味性，对小球的运动范围做了限制。当小球碰到屏幕的边缘的时候，会进行反弹，相反方向运动。咱们一起来看看实现后的实况录像：

今天的代码比起上次的加速计稍微多了一点点，所以就提供了源码供大家批评。同时由于这部分Swfit和Objective-C略微有不太一样的地方，所以源码提供了两版。

其实不管是加速计还是今天的陀螺仪，都是用到了上次说的iOS当中的那个核心运动框架CoreMotion。

1. 陀螺仪介绍

陀螺仪主要是用来测量沿着某个特定的坐标轴旋转速度的。在使用中，陀螺仪始终指向一个固定的方向，当运动物体的运动方向偏离预定方向时，陀螺仪就可以感受出来。

在手机上，仅用加速度计没办法测量或重构出完整的3D动作，测不到转动的动作的，加速计只能检测轴向的线性动作。但陀螺仪则可以对转动、偏转的动作做很好的测量，这样就可以精确分析判断出使用者的实际动作。而后根据动作，可以对手机做相应的操作。

1.1 陀螺仪的应用场景

各位童鞋相比都玩过Wii，那个体感手柄肯定就用到了陀螺仪。玩家通过挥动运动手柄，来控制游戏。例如乒乓球、网球、赛车等等。有一些酷炫的APP会通过小幅度的倾斜，偏转手机，实现彩蛋功能，例如放大缩小之类的。或者把手机屏幕翻转，就可以拒接电话或者静音啥的。拍照类的APP也会通过陀螺仪把拍照时候手的抖动反馈交给图像处理器，以便抓到更清晰稳定的图片。

还有一些是最近刚刚看到的好贱好贱的APP。例如Send Me To Heaven，游戏的玩法超级简单，只需向天空抛掷手机，扔得越高，分数也就越高。

Throw Me App另外一个贱不拉几的APP。这是一个相机APP，使用时打开APP并将手机抛向空中，当手机在空中时，使用陀螺仪和加速计探测手机是否达到了最高点，且摄像头是否向下。随后，该应用将激活摄像头快门进行拍照。

1.2 陀螺仪在iOS中的使用

iPhone、iPad、iWatch都有内置的陀螺仪，也都可以让开发者进行调用。同样，用一张图展现一下：

2. 陀螺仪的使用

2.1 使用步骤

陀螺仪同样也是通过CoreMotion这个框架来管理的，所以和加速计一样，四个标准步骤：

初始化CMMotionManager管理对象；
调用管理对象的对象方法获取数据；
处理数据；
当不需要使用的时候，停止获取数据。

2.2 陀螺仪数据获取的两种方法

CoreMotion中有2种获取数据方式，一种叫做PUSH的方式，一种叫做PULL的方式。顾名思义，PUSH就是被动的获取。设定完了之后，线程定时把获取到的数据推送回来。可想而知，对于资源的消耗是会稍微大一点的。PULL，就是要去索取。拉一下才会获取到数据。不要不给。上一次加速计咱们给出的代码是OC的，今天咱们就用Swift的。

2.2.1 PULL的方式

private func useGyroPull() {
//判断陀螺仪可不可用
if manager.isGyroAvailable {
//设置陀螺仪多久采样一次
manager.gyroUpdateInterval = 0.1
//开始更新，后台线程开始运行。这是Pull方式。
manager.startGyroUpdates()

}
//获取并处理陀螺仪数据。这里我们就只是简单的做了打印。
print("X = (manager.gyroData?.rotationRate.x ?? 0)","Y = (manager.gyroData?.rotationRate.y ?? 0)","Z = (manager.gyroData?.rotationRate.z ?? 0)")

}

2.2.2 PUSH的方式

private func useGyroPush() {
//判断陀螺仪可不可用
if manager.isGyroAvailable {
//设置陀螺仪多久采样一次
manager.gyroUpdateInterval = 0.1
//Push方式获取和处理数据，这里我们一样只是做了简单的打印。把采样的工作放在了主线程中。
manager.startGyroUpdates(to: OperationQueue.main, withHandler: { (gyroData, error) in
print("X = (self.manager.gyroData?.rotationRate.x ?? 0)","Y = (self.manager.gyroData?.rotationRate.y ?? 0)","Z = (self.manager.gyroData?.rotationRate.z ?? 0)")

})
} else {
print("陀螺仪不可用")
}

}

3. 开始我们的小游戏

3.1 思维导图

3.2 实现

3.2.1 以X轴边界值处理及碰壁后速度处理为例

// 对球在X轴碰壁进行处理
if currentPoint.x < = imageWidth / 2 {
currentPoint.x = imageWidth / 2
ballXVelocity = -ballXVelocity * 0.8
}

if currentPoint.x >= bounds.size.width - imageWidth / 2 {
currentPoint.x = bounds.size.width - imageWidth / 2
ballXVelocity = -ballXVelocity * 0.8

}

3.2.2 开启陀螺仪并更新

manager.deviceMotionUpdateInterval = 1 / 60
//注意一下，在Swift没有了NSOperation。被OperationQueue取代了。
manager.startDeviceMotionUpdates(to: OperationQueue.main) { (motion, error) in

self.ballView!.accelleration = (motion?.gravity)!
//开启主队列异步线程，更新球的位置。
DispatchQueue.main.async {
self.ballView!.updateLocation(multiplier: 5000)

}

3.2.3 更新小球的位置

func updateLocation(multiplier : Double) {
if (lastUpdateTime != nil) {
let updatePeriod : Double = Date.init().timeIntervalSince(lastUpdateTime!)

ballXVelocity = ballXVelocity + accelleration.x * updatePeriod
ballYVelocity = ballYVelocity + accelleration.y * updatePeriod

let coefficient = updatePeriod * multiplier
currentPoint = CGPoint(x: currentPoint.x + (CGFloat)(ballXVelocity * coefficient), y: currentPoint.y - (CGFloat)(ballYVelocity * coefficient))
}
lastUpdateTime = Date()

}