手機(jī)游戲開發(fā)中Android傳感器的應(yīng)用研究

田志貢　阮國(guó)慶　石峰

摘要：文章主要分析了Android手機(jī)常用的傳感器在手機(jī)游戲開發(fā)中的應(yīng)用，分析了利用姿態(tài)傳感器實(shí)現(xiàn)游戲開發(fā)過程中核心模塊代碼的相關(guān)知識(shí)，并對(duì)所帶來(lái)的優(yōu)越體驗(yàn)加以介紹。

關(guān)鍵詞：Android；姿態(tài)傳感器：手機(jī)游戲

近年來(lái)，隨著Android系統(tǒng)手機(jī)的廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用在游戲開發(fā)中的范圍也越來(lái)越廣。使用Android系統(tǒng)的手機(jī)有一個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)，就是可以利用這項(xiàng)設(shè)備訪問系統(tǒng)內(nèi)的一些有用的工具，這些工具可以給Android系統(tǒng)帶來(lái)更大的便利。因?yàn)槭謾C(jī)以前的訪問設(shè)備在底層硬件方面的能力比較差，在操作上存在著很大的困難，移動(dòng)開發(fā)的人員在這方面遇到了很多的難題。

1手機(jī)傳感器的基本知識(shí)

虛擬傳感器是一種在一個(gè)或者多個(gè)硬件的基礎(chǔ)上獲取數(shù)據(jù)的傳感器。因?yàn)檫@種傳感器在軟件的基礎(chǔ)上建立的，并非物理設(shè)備而是模仿基于硬件的傳感器。在軟件傳感器上建立的有線性加速度傳感器，重力傳感器。這些傳感器應(yīng)用在手機(jī)中，可以大大提升手機(jī)的功能。因?yàn)檫@些Android手機(jī)中都自帶傳感器，利用這個(gè)傳感器可以測(cè)量物體的運(yùn)動(dòng)、方向和運(yùn)行的環(huán)境條件。這些傳感器的主要功能是提供精確的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都是最原始的數(shù)據(jù)。利用監(jiān)控三維設(shè)備，可以促使傳感器監(jiān)控周圍的運(yùn)行環(huán)境。當(dāng)前，手機(jī)中應(yīng)用的傳感器也成為了備受關(guān)注的新技術(shù)，例如在“星空迷途”這一經(jīng)典手機(jī)游戲中，通過合理運(yùn)用傳感器，能夠幫助用戶很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲界面的自動(dòng)化控制。

1.1多種多樣的手機(jī)傳感器

目前較為常用的Android手機(jī)傳感器為：主要用途在于位移變動(dòng)的傳感器、有助于定位的傳感器、感知環(huán)境的傳感器。其中，用來(lái)幫助位移的傳感器主要測(cè)量三個(gè)軸線的加速度和旋轉(zhuǎn)角度。在測(cè)量的過程中，使用了加速度傳感器、重力傳感器和矢量傳感器、環(huán)境傳感器。

其中，也采用了光線傳感器、溫度傳感器。位置傳感器的主要作用是測(cè)量設(shè)備的物理位置，也聯(lián)合采用了方向傳感器和磁力傳感器。

1.2手機(jī)傳感器的參數(shù)

不同設(shè)備中的監(jiān)聽器具有類似功用與運(yùn)行機(jī)制，手機(jī)傳感器中的監(jiān)聽器與注冊(cè)傳感器是通用的，考慮到手機(jī)傳感器參數(shù)實(shí)時(shí)確認(rèn)的難度，可對(duì)注冊(cè)傳感器中的監(jiān)聽器進(jìn)行合理使用，將其應(yīng)用于手機(jī)，并在此基礎(chǔ)上利用電腦編程技術(shù)，編寫onSensorChanged代碼，從而得到監(jiān)聽器反饋的參數(shù)值。

2傳感器應(yīng)用在游戲開發(fā)中

2.1Android手機(jī)姿態(tài)傳感器

傳感器中比較常用的就是姿態(tài)傳感器，該傳感器最大的優(yōu)勢(shì)就是可以通過傳感器感應(yīng)手機(jī)的地理坐標(biāo)，并且反饋給用戶。它通常可以感知三個(gè)方位的坐標(biāo)。即把手機(jī)沿著Yaw軸、Pitch軸和Roll軸轉(zhuǎn)過的角度，這三個(gè)坐標(biāo)構(gòu)成了一個(gè)三維空間，因此這三個(gè)坐標(biāo)的空間坐標(biāo)都不一致。具體的操作方式是：Yaw軸代表豎直朝上的方向，其指示的方向保持不變，都是由重力加速度g的相反方向；Pitth軸，該軸的方向是變化的，隨著手機(jī)的Yaw軸方向而變化，但是該軸永遠(yuǎn)與Yaw軸成直角。如圖1所示，顯示了該軸的方向。

在操作的過程中，需要注意始終沿著空間方向的豎直方向、水平方向和垂直方向，建立相應(yīng)的Yaw軸、Pitch軸和Roll軸，沿著這三大基礎(chǔ)的軸線旋轉(zhuǎn)，可以使旋轉(zhuǎn)的角度恢復(fù)順序。由于Yaw軸始終時(shí)重力加速度的反方向，所以這個(gè)軸線可以通過逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的方法恢復(fù)其旋轉(zhuǎn)角。在標(biāo)準(zhǔn)的空間坐標(biāo)軸中，Z軸的操作方式也是這樣。同時(shí)，Yaw軸和Pitch軸可以相互作用，得到空間坐標(biāo)軸中的X軸。具體的操作方式是：第一，對(duì)在Yaw試驗(yàn)中出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的角度進(jìn)行恢復(fù)，此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)Pitch軸與標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)系中的X軸相重合；第二，當(dāng)X軸上所有角度均恢復(fù)至初始狀態(tài)后，對(duì)Roll軸加以修正，使其與標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)系的Y軸相重合；第三，兩個(gè)方向的坐標(biāo)軸均得到準(zhǔn)確修正后，以Y軸為標(biāo)準(zhǔn)將修正后的角度逆時(shí)針恢復(fù)至修正前狀態(tài)。此時(shí)便能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)平面與標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)系的重合，和手機(jī)所在的平面連接的重力加速度，此時(shí)也不是單純的重力加速度，而是和手機(jī)所在平面產(chǎn)生交集的向量。如果把這個(gè)向量投射到手機(jī)上，那么只要觀察這個(gè)投影點(diǎn)，并進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量，就可以得到關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)方向的相關(guān)數(shù)據(jù)和情況。

在這個(gè)過程中，尤其要注意的是，如果不建立完整的空間坐標(biāo)圖，或在進(jìn)行上述調(diào)試的過程中出現(xiàn)偏差，角度未恢復(fù)，則可能由于空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的誤差而加大工作量。上面方法中的每一次角度恢復(fù)都是在標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系軸中實(shí)現(xiàn)的。值得慶幸的是，在標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系軸中，很容易實(shí)現(xiàn)這樣的角度轉(zhuǎn)換，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，繪制清晰的幾何圖形，也很容易恢復(fù)角度的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)Android手機(jī)姿態(tài)傳感器的工作原理的構(gòu)建。

2.2Android姿態(tài)傳感器在闖關(guān)游戲中的使用

Android姿態(tài)傳感器技術(shù)在闖關(guān)游戲中的使用主要是通過手機(jī)姿態(tài)計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)模塊最大的功能就是感知手機(jī)的姿態(tài)，然后根據(jù)手機(jī)反饋的數(shù)據(jù)計(jì)算小球的運(yùn)動(dòng)過程。上文介紹了手機(jī)姿態(tài)傳感器的基本數(shù)據(jù)，下面介紹了使用姿態(tài)傳感器在Android手機(jī)運(yùn)作過程?？紤]到Android手機(jī)自身內(nèi)部便存在傳感器的相關(guān)驅(qū)動(dòng)，可以使用姿態(tài)傳感器計(jì)算捕獲手機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，并且計(jì)算出游戲中的小球的運(yùn)動(dòng)方向。

一方面，Android姿態(tài)傳感器捕獲用戶的數(shù)據(jù)，一般情況下，手機(jī)游戲中較為重要的是以Balllistener類數(shù)據(jù)為主的傳感器數(shù)據(jù)，這種類型的數(shù)據(jù)是由SensorListener數(shù)據(jù)演變而來(lái)的，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)游戲中姿態(tài)變化和運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)和跟蹤，并對(duì)有關(guān)的數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生準(zhǔn)確感知。這一項(xiàng)技術(shù)與Android手機(jī)系統(tǒng)中的SensorListener內(nèi)置功能存在相似之處，當(dāng)由于其他因素導(dǎo)致傳感器數(shù)值變化時(shí)，可直接獲取所需數(shù)值。

另一方面，傳感器可對(duì)行星運(yùn)行方向進(jìn)行計(jì)算，RotateUtil類圖如圖2所示，此類傳感器是常用的靜態(tài)工具，能夠?yàn)樾行沁\(yùn)動(dòng)方向的實(shí)時(shí)計(jì)算提供相應(yīng)的靜態(tài)方法。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，Android姿態(tài)傳感器技術(shù)在手機(jī)游戲開發(fā)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，很好地實(shí)現(xiàn)了游戲的電子化和自由化。因此，需要加大Android姿態(tài)傳感器技術(shù)在手機(jī)游戲開發(fā)中的應(yīng)用，不斷創(chuàng)新Android姿態(tài)傳感器技術(shù)，給手機(jī)游戲帶來(lái)更高端、完善的服務(wù)。只有使用Android姿態(tài)傳感器技術(shù)，才能幫助相關(guān)人員在進(jìn)行傳統(tǒng)小秋闖關(guān)等游戲的二次開發(fā)過程中，不斷探索并更為深入地運(yùn)用傳感器技術(shù)；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)游戲中的進(jìn)Android姿態(tài)傳感器技術(shù)中的更新升級(jí)，實(shí)現(xiàn)Android應(yīng)用軟件的精彩體驗(yàn)。