JavaScript 陀螺儀檢測裝置方向(重力感應)

Bob-Chen發表於2019-03-04

隨著陀螺儀作為只能手機的標配，根據手機角度不同，讓圖片有點視差微動效果可以給使用者一點驚喜，於是簡單研究了一下 HTML5 下利用陀螺儀獲取裝置方向的 API。

處理方向變化的事件

HTML5 中與手機方向變化有關的 API 有兩個，一個是 deviceorientation 事件，一個是 devicemotion 事件。

今天這個根據手機動來動去產生微動效果的主要用到 deviceorientation 事件，這個事件主要是監聽並接收裝置方向變化資訊。
而 devicemotion 事件主要是用來監聽裝置在位置和方向上的加速度變化資訊，這個主要用在搖一搖等應用上。

監聽 deviceorientation 事件比較簡單：

 window.addEventListener('deviceorientation', handleFunc, false);複製程式碼

然後在回撥函式 handleFunc 中會有裝置轉過的角度：

 function handleFunc(evnet){
    var alpha = event.alpha;
    var beta = event.beta;
    var gamma = event.gamma;
 }複製程式碼

這裡的 alpha, beta, gamma 表示的是相對於座標軸，裝置在某個給定軸上的旋轉量。

alpha：表示裝置沿 Z 軸旋轉的角度，範圍為 0~360；
beta：表示裝置在x軸上的旋轉角度，範圍為-180~180。它描述的是裝置由前向後旋轉的情況；
gamma：表示裝置在y軸上的旋轉角度，範圍為-90~90。它描述的是裝置由左向右旋轉的情況。

另外放上座標系的圖，方便理解：

光是這樣看可能不太好理解，我們可以開啟 chrome 開發者工具 Sensors 這一項看看直觀的感受。

當我們手機出於直立狀態的時候：

也就是隻有 beta 值是 90，其它兩個都是 0，可以自己改下 beta 值，體驗下什麼叫沿 X 軸轉。

同樣的，沿著 Z 軸轉的 alpha 值，就是類似我們豎著轉手機。

gamma 值：

這樣大概就能理解這三個屬性是表示些什麼東西了，但是這幾個值麻煩的地方是，並不能通過單單一個值來表示出手機向某個方向運動，運動的方向還和手機放置的位置有很大關係。除此之外，還有一個坑是 android 中陀螺儀的資料本身不是很穩定，一般不能直接使用，需要加一些緩衝之類的方法來降噪。

還好，上面那些坑已經有人開始填了，就是 shrekwang 大大做的orienter 元件。

orienter 元件

orienter 元件除了提供上面說到的 alpha，beta，gamma 值之外，還另外提供了兩個計算出來的值，分別是 lon 和 lat，字面意思是經度，緯度，可以大致用來當成平移距離來計算。

我們來簡單寫個小 demo，隨著手機動，圖片也有一些視差效果，原理是利用 deviceorientation 事件來獲取手機運動方向的改變，然後通過 transform:translate3d(x,y,z) 給設定到圖片上。

首先是 html：

    <div class="content">
        <img src="../img/test.jpg" class="img">
    </div>複製程式碼

HTML 比較簡單，我們只是放個圖片上去。

然後是利用 orienter 元件來實現我們的功能。

      var o = new Orienter();
      o.onOrient = function (obj) {
        var a, b;

        a = obj.lon < 180 ? obj.lon : obj.lon - 360;
        b = obj.lat;

        a = a > 0 ? a > 50 ? 50 : a : a < -50 ? -50 : a;
        b = b > 0 ? b > 50 ? 50 : b : b < -50 ? -50 : b;

        $(".img").css("-webkit-transform", "translate3d(" + a + "px," + b + "px,0)");

      };
      o.init();複製程式碼

程式碼比較簡單，其中我們對 lon 值進行了處理，lon 的取值範圍是 0~360，其中，小於 180 的我們認為是往右移，大於 180 的當成是往左邊移動，往左的我們要計算出一個負值。

然後下面有一堆三元運算子用來做判斷，因為我們平移的距離有一個極限，這裡我設定的是 50。

放上體驗地址：www.imbeta.cn/demo/demos/…

PC 上記得開啟 chrome 模擬手機和試試在 Sensors 裡模擬轉向。

orienter 程式碼

最後，orienter 幫我們做了那麼多事情，當然要大概看下它的原始碼啦。

首先是前面一段是相容 AMD & CMD 和普通引入的程式碼：

(function (factory) {

    if (typeof define === 'function' && define.amd) {
        define(['exports'], function(exports) {
            window.Orienter = factory(exports);
        });
    } else if (typeof exports !== 'undefined') {
        factory(exports);
    } else {
        window.Orienter = factory({});
    }

}(function (Orienter) {
    ……
    ……
}複製程式碼

之後最重點的是 _orient 方法，其中有個 switch，就是處理我們上面說的 lon 和 lat 兩個值的計算，還有運動的方向還和手機放置的位置的處理，以及對 android 陀螺儀不穩定的處理。

程式碼如下：

            switch (this.os) {
                case 'ios':
                    switch (this.direction) {
                        case 0:
                            this.lon = event.alpha + event.gamma;
                            if (event.beta > 0) this.lat = event.beta - 90;
                            break;
                        case 90:
                            if (event.gamma < 0) {
                                this.lon = event.alpha - 90;
                            } else {
                                this.lon = event.alpha - 270;
                            }
                            if (event.gamma > 0) {
                                this.lat = 90 - event.gamma;
                            } else {
                                this.lat = -90 - event.gamma;
                            }
                            break;
                        case -90:
                            if (event.gamma < 0) {
                                this.lon = event.alpha - 90;
                            } else {
                                this.lon = event.alpha - 270;
                            }
                            if (event.gamma < 0) {
                                this.lat = 90 + event.gamma;
                            } else {
                                this.lat = -90 + event.gamma;
                            }
                            break;
                    }
                    break;
                case 'android':
                    switch (this.direction) {
                        case 0:
                            this.lon = event.alpha + event.gamma + 30;
                            if (event.gamma > 90) {
                                this.lat = 90 - event.beta;
                            } else {
                                this.lat = event.beta - 90;
                            }
                            break;
                        case 90:
                            this.lon = event.alpha - 230;
                            if (event.gamma > 0) {
                                this.lat = 270 - event.gamma;
                            } else {
                                this.lat = -90 - event.gamma;
                            }
                            break;
                        case -90:
                            this.lon = event.alpha - 180;
                            this.lat = -90 + event.gamma;
                            break;
                    }
                    break;
            }複製程式碼

分別根據 ios/android 平臺對豎屏和左右橫屏做相應處理。

我們來看下 ios 下的豎屏：

           case 0:
               this.lon = event.alpha + event.gamma;
               if (event.beta > 0) this.lat = event.beta - 90;
               break;複製程式碼

先看下面那句處理 lat 的，if (event.beta > 0) this.lat = event.beta - 90; 這裡 -90 就是因為豎屏的時候，beta 值預設為 90。即下面這個圖：

所以這裡 -90 比較好理解。

然後再看上面那句 this.lon = event.alpha + event.gamma; 這裡我想了好久，也沒想出來為什麼豎屏的時候 lon 的值是 alpha 和 gamma 之和。

要理解這個，要從我們平常使用手機的動作來看。現看 gamma 值，gamma 是沿著 y 軸轉動，拿出手機，豎直放置，沿著 y 軸轉一下，手機是這樣的狀態：

這樣的時候我們一般是要看到更多的左右資訊，也就是橫向的經度值，所以手機豎直的時候 gamma 要算到 lon 裡面。

再來看 alpha 值，alpha 值是表示裝置沿 Z 軸的變化。要理解這個，我們要試著想象我們在拍全景照片。以自己為圓心，手臂與地面平行，豎著拿著手機，手臂作為半徑，嘗試像拍攝全景照片，以身體為圓心，移動手臂。會發現我們我們其實是在做一個圓，而在這途中，手機其實是沿著 Z 軸在轉動的。

如果覺得說的太抽象，可以看看下面這個例子，嘗試理解一下。

shrek.imdevsh.com/demo/kfc/

二維碼：