使用CMDeviceMotion如何获取绝对旋转？

Question

我正在使用Sprite Kit构建一个简单的游戏，屏幕不会旋转，但我想知道用户拿着手机的角度，以便进行游戏机制。

我想获取的值可以通过加速计(x,y)轻松获取，但我发现这种方法不可靠，所以我正在尝试使用CMDeviceMotion来获得更好的结果。我可以获得相当于data.acceleration.y的值，但我无法弄清如何获得相当于data.acceleration.x的值。

if let data = motionManager.accelerometerData? {
    let y = CGFloat(data.acceleration.y)
    let x = CGFloat(data.acceleration.x)
}

// Device Motion
if let attitude = motionManager.deviceMotion?.attitude? {
    let y = CGFloat(-attitude.pitch * 2 / M_PI) // This matches closely with data.acceleration.y
    let x = ??????????
}

我如何使用CMDeviceMotion计算等效于data.acceleration.x的值？

- lisovaccaro

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您需要的不是旋转功能，而是陀螺仪API。请查看https://developer.apple.com/library/ios/documentation/coremotion/reference/cmmotionmanager_class/Reference/Reference.html。 - Kevin DiTraglia

Answer 1

听起来你想要使用运动管理器的设备运动，如果你想让旋转值考虑到陀螺仪和加速度计的输入。根据文档：

CMDeviceMotion的实例封装了设备的姿态、旋转速率和加速度的测量。

所以，不要直接监视陀螺仪数据，而是监视设备运动。下面的示例演示了如何按帧获取设备运动。我决定直接打印CMAttitude对象，但是从这个对象中，你可以直接访问设备的俯仰、翻滚和偏航（以及更多），如果我没记错的话，这正是你要找的。

import SpriteKit
import CoreMotion

class GameScene: SKScene {
    let motionManager = CMMotionManager()

    override func didMoveToView(view: SKView) {
        motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 1.0 / 30.0
        motionManager.startDeviceMotionUpdates()
    }

    override func willMoveFromView(view: SKView!) {
        motionManager.stopDeviceMotionUpdates()
    }

    override func update(currentTime: CFTimeInterval) {
        if let attitude = motionManager.deviceMotion?.attitude? {
            println(attitude)
            let y = CGFloat(-attitude.pitch * 2 / M_PI)
            let x = CGFloat(-attitude.roll * 2 / M_PI)
        }
    }
}

如果您正在使用Swift 2，需要进行一些微小的更改，如下所示。

class GameScene: SKScene {
    let motionManager = CMMotionManager()

    override func didMoveToView(view: SKView) {
        motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 1.0 / 30.0
        motionManager.startDeviceMotionUpdates()
    }

    override func willMoveFromView(view: SKView) {
        motionManager.stopDeviceMotionUpdates()
    }

    override func update(currentTime: CFTimeInterval) {
        if let attitude = motionManager.deviceMotion?.attitude {
            print(attitude)
            let y = CGFloat(-attitude.pitch * 2 / M_PI)
            let x = CGFloat(-attitude.roll * 2 / M_PI)
        }
    }
}

有关此事的更多信息，请查阅this image。

- Mick MacCallum

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嗨@0x7fffffff，我正在尝试使用CMAttitude获取绝对旋转，就像你建议的那样。我可以使用-attitude.pitch * 2 / M_PI检索Y，但我不知道如何检索X。我为此添加了额外的赏金。 - lisovaccaro

@lisovaccaro，我更新了我的代码。如果我正确理解问题的话，它应该会有所帮助。 - Mick MacCallum

嗨@ 0x7fffffff，我一直在阅读有关俯仰，翻滚和偏航的内容，但我还没有能够将其转换为绝对旋转。我认为我已经想出了一个计算x的算法（请参见我的答案），但我不确定它是否是最可靠的。 - lisovaccaro

Answer 2

您可以通过读取CoreMotion提供的陀螺仪数据来获取角度。像这样初始化一个CM对象：

class GameScene: SKScene {
    var motionManager = CMMotionManager()
    override func didMoveToView(view: SKView) {
        motionManager.startGyroUpdates()
    }
}

然后在更新函数中，您可以读取它：

override func update(currentTime: CFTimeInterval) {
    if let data = motionManager.gyroData {
        let x = data.rotationRate.x
        let y = data.rotationRate.y
        let z = data.rotationRate.z
    }
}

现在您可以使用x、y和z值来进行游戏机制。但是请注意，它提供的是当前旋转速率而不是绝对旋转。如果需要，您可以自行跟踪它。或者，您可以使用加速度计数据：

motionManager.startAccelerometerUpdates()
...
if let data = motionManager.accelerometerData {
    let x = data.acceleration.x
}

- teshel

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嗨teshel，我添加了一个赏金，请问您能否添加代码以获取加速度计和陀螺仪的绝对旋转值？（相当于data.acceleration.x和data.acceleration.y） - lisovaccaro

Answer 3

这是我现在尝试的。我通过实验得到了它，所以我不能确定它是否正确，可能有更好的解决方案。

            if let attitude = motionManager.deviceMotion?.attitude? {
                 // Convert pitch and roll to [-1, 1] range
                let pitch = CGFloat(-attitude.pitch * 2 / M_PI)
                let roll = CGFloat(abs(attitude.roll) > M_PI / 2 ? (2 - abs(attitude.roll) * 2 / M_PI) * (attitude.roll > 0 ? 1 : -1) : attitude.roll * 2 / M_PI)

                // Calculate x and y
                let y = pitch
                let x = roll*(1.0-abs(pitch))
            }

- lisovaccaro