Смартфони реагують на найменші рухи майже миттєво. satnet з’ясував, як саме телефон визначає, що його взяли в руку.
Чимало користувачів гадають, ніби всередині смартфона є якийсь особливий датчик, що розпізнає, лежить пристрій на столі чи його тримають у руці. Насправді такого датчика немає. Замість нього телефон спирається на дані одразу кількох систем — акселерометра, гіроскопа й датчика наближення. Кожна з них відповідає лише за частину інформації, а підсумковий висновок робить програмне забезпечення. Фактично пристрій тільки фіксує зміну положення, швидкості руху та орієнтації у просторі, а потім зіставляє ці дані з відомими сценаріями поведінки користувача.
Як працює акселерометр
Головну роль тут відіграє акселерометр — мініатюрний мікроелектромеханічний датчик, який вимірює прискорення за кількома осями. Працює він безперервно: навіть коли телефон нерухомо лежить на столі, акселерометр реєструє вплив земного тяжіння й визначає, якою стороною пристрій повернутий угору.
Щойно людина бере смартфон у руку, корпус починає змінювати положення. Спершу пристрій отримує невеликий поштовх, а далі змінює кут нахилу та напрямок відносно сили тяжіння. Усі ці зміни акселерометр фіксує миттєво.
Навіщо потрібен гіроскоп
Втім, самого акселерометра замало. Він добре вловлює прискорення, проте гірше дає раду складним обертальним рухам — і саме для цього потрібен гіроскоп. Цей датчик вимірює кутову швидкість і дає змогу зрозуміти, як саме пристрій обертається навколо своєї осі.
Адже коли людина підіймає телефон зі столу, вона не просто переміщує його вгору: пристрій водночас нахиляється й перевертається. Гіроскоп допомагає розпізнати саме цю характерну послідовність рухів. Сучасні операційні системи поєднують дані акселерометра та гіроскопа в єдину модель положення пристрою — такий підхід називають злиттям сенсорних даних. Завдяки йому смартфон значно точніше розуміє, що відбувається.
Чому телефон не реагує на кожен рух
Якби смартфон відгукувався на будь-яку зміну положення, екран спалахував би від вібрації столу, проїзду автомобіля чи випадкового поштовху. Тому програмне забезпечення аналізує не окремий рух, а послідовність дій. Алгоритми орієнтуються на конкретний сценарій: телефон довго лежав нерухомо, потім отримав імпульс, змінив кут нахилу й почав рухатися.
Лише після збігу кількох умов система робить висновок, що пристрій справді взяли. Власне тому функція «Підняти для активації» зазвичай працює доволі надійно і рідко спрацьовує помилково.
Як смартфон розуміє, що ви йдете
Акселерометр і гіроскоп дають змогу визначати ще й кроки, зміну напрямку руху та рівень фізичної активності. За характерними коливаннями корпусу телефон здатний відрізняти ходьбу від бігу, поїздки автомобілем чи стану спокою.
Саме тому фітнес-застосунки рахують кроки навіть без GPS: вони аналізують повторювані цикли руху, властиві людській ході. Так телефон постійно вибудовує модель того, як рухається його власник.
Як телефон дізнається, що ви дивитеся на екран
Для цього долучаються інші датчики. Приміром, датчик наближення розпізнає присутність об’єкта поруч з екраном. Зазвичай він діє в інфрачервоному діапазоні й первісно призначений для того, щоб вимикати дисплей під час телефонної розмови.
Деякі моделі залучають ще й фронтальну камеру. Коли система бачить обличчя користувача, вона отримує додаткове підтвердження, що телефон справді підняли для взаємодії. На пристроях із розпізнаванням обличчя такі механізми готують систему до розблокування ще до того, як користувач торкнеться екрана.
Чому це майже не споживає заряд
Здавалося б, безперервна робота датчиків мала б швидко розряджати акумулятор. Однак акселерометри та гіроскопи належать до найощадливіших компонентів смартфона.
До того ж обробку даних нерідко беруть на себе окремі малопотужні процесори або спеціальні блоки в межах чіпа. Вони аналізують рух без постійної участі основного процесора. Завдяки цьому телефон цілодобово відстежує положення у просторі, майже не впливаючи на час автономної роботи.
Чи може смартфон помилятися
Так, інколи він сприймає один рух за інший. Скажімо, пристрій може ввімкнути екран під час поїздки нерівною дорогою або коли його перекладають у сумці. Трапляється й навпаки: телефон не розпізнає підйом, якщо рух виявився надто незвичним.
Проте сучасні алгоритми стають дедалі точнішими — завдяки поєднанню кількох датчиків і накопиченню статистики про поведінку користувача. Тому з виходом кожної нової моделі такі помилки трапляються все рідше.