Żyroskop – co to jest w telefonie? Do czego go potrzebujesz?

Poradniki Eksperta

Technologia wykorzystywana w telefonach komórkowych, rozwija się w dynamiczny sposób. Na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat, mogliśmy obserwować prawdziwą rewolucję w branży producentów tych urządzeń, głównie za sprawą postępującej miniaturyzacji i pojawienia się smartfonów. Rozwiązania, które 15 lat temu wydawały się przełomowe, dzisiaj odeszły już do lamusa, ustępując miejsca zupełnie nowym. Jednym z nich jest żyroskop, który znany jest ludzkości od połowy XIX wieku, ale dopiero niedawno, został skutecznie wykorzystany przy produkcji smartfonów. Czym dokładnie jest to urządzenie i do czego może nam się właściwie przydać w naszym telefonie?

Mały wielki wynalazek

Dzisiejsze telefony komórkowe, to tak naprawdę małe komputery, niejednokrotnie skutecznie konkurujące z tymi stacjonarnymi. Dawno już przestały służyć wyłącznie do wykonywania połączeń i wysyłania wiadomości tekstowych. Współczesny użytkownik smartfona, traktuje go właśnie jak wspomniany komputer, od którego wymaga wielozadaniowości, niezawodności i przede wszystkim innowacyjności. Wiele z tych rozwiązań, z których korzystamy na co dzień, nie byłoby możliwych bez wielu lat żmudnej i ciężkiej pracy inżynierów na całym świecie. Kluczowym elementem, pozwalającym na udoskonalenie smartfonów, było przeniesienie wielu istniejących już na świecie rozwiązań, do tego małego urządzenia w naszej kieszeni. Postępująca miniaturyzacja pozwoliła na testowanie wielu ciekawych rozwiązań, wielokrotnie przynosząc niespodziewany sukces, a co za tym idzie – przełom. Dokładnie tak było w przypadku urządzenia, które nazywa się żyroskop. Co to właściwie jest żyroskop i w jaki sposób pomaga nam na co dzień, podczas obsługi smartfona?

Już w roku 1852, francuski fizyk Jean Foucault, stworzył pierwszy żyroskop, którego zadaniem było mierzenie oraz utrzymywanie orientacji przestrzennej. Działo się to, dzięki zasadzie zachowania momentu pędu. Dzięki małemu krążkowi, który został wprowadzony w szybki ruch, utrzymuje on swoje pierwotne położenie, balansując. W praktyce oznacza to, że niezależnie od położenia żyroskopu, jego środek, czyli wspomniany krążek, zawsze zachowa swoje położenie z momentu rozruchu. To przełomowe odkrycie, pozwoliło na skonstruowanie precyzyjnych żyrokompasów, używanych na szeroką skalę w dzisiejszych samolotach i śmigłowcach. Dzięki odkryciu Foucaulta, pilot, nawet w najgorszych warunkach atmosferycznych, przy zerowej widoczności, może dokładnie określić swoje położenie względem ziemi. O wiele prostsze zastosowanie żyroskopu, z którym na pewno każdy z nas się spotkał, to nic innego jak zabawka nazywana bąkiem.

Oczywistym staje się zatem, jakie zadanie pełni żyroskop w telefonie – pozwala mu na określenie jego pozycji względem wyznaczonego wcześniej pionu i poziomu, czyli ziemi. Żyroskop wykorzystuje do tego wyłącznie naturalne siły fizyczne i nie potrzebuje żadnego dodatkowego wspomagania. Kupując nowy telefon komórkowy, koniecznie trzeba sprawdzić, czy wybrany przez nas model, wyposażony jest właśnie w to urządzenie. Niektóre modele, głównie te starsze, posiadają wyłącznie akcelerometr, który nie jest niestety tak dokładny, jak żyroskop i nie zapewni nam określenia położenia telefonu względem wszystkich kierunków, tak jak żyroskop. Starsze modele mogą również nie posiadać i tego przyrządu, pozostawiając nas bez ich udogodnień.

Ogromna większość nowoczesnych smartfonów, korzysta z żyroskopów, ale również z akcelerometru. Wbrew pozorom, oba urządzenia nie są swoimi konkurentami, ale współpracują, w celu uzyskania jak najlepszych pomiarów. Nie mogą być stosowane wymiennie, ale doskonale nadają się do zapewnienia lepszego działania telefonu. Akcelerometr odpowiedzialny jest wyłącznie za mierzenie położenia liniowego, żyroskop natomiast przestrzennego. Ponadto akcelerometr dokonuje pomiarów naszej prędkości, ale wyłącznie względem odniesienia do samego urządzenia. Nie jest w takim razie w stanie określić swojego położenia, względem np. ziemi, co doskonale robi żyroskop. W praktyce zatem, akcelerometr doskonale sprawdzi się w joggingu, dzięki swoim możliwościom mierzenia również swojej prędkości. W połączeniu z działaniem żyroskopu, oba te urządzenia pozwalają telefonowi na jeszcze dokładniejsze określenie swojego położenia w przestrzeni. W praktyce, daje to tak dobre rezultaty, że margines błędu pomiarowego, mierzony jest do kilku miejsc po przecinku, czyli naprawdę mało. Nie wszystkie żyroskopy są jednak sobie równe, dlatego te najlepsze, muszą spełnić kilka rygorystycznych warunków, aby zasłużyć na swoje miano. Podstawowym warunkiem, jest duża prędkość obrotowa krążka oraz możliwie jak najmniejsze tarcie w łożyskach, które również wykorzystuje się do konstrukcji tego urządzenia.

Rozwój technologiczny pozwolił jednak, na stworzenie kilku nowych modeli żyroskopów, których zasada działania wygląda inaczej, ale nadal sprowadza się to do wykrywania obrotu i prędkości kątowej. Do otrzymania tych danych, wykorzystuje się sprężone powietrze i pole elektrostatyczne lub elektromagnetyczne. Istnieją również żyroskopy laserowe i światłowodowe. Wszystkie te nowatorskie rozwiązania, mają zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki i przemysłu, ale skupmy się wyłącznie na smartfonach.

Skoro wiemy już, jaki jest cel działania żyroskopu i jak działa żyroskop, nietrudno przewidzieć, w jakim celu może on być wykorzystywany w naszych telefonach komórkowych. Za każdym razem, kiedy chcemy zrobić zdjęcie lub nagrać krótki film, nasz telefon wykorzystuje żyroskop, aby określić swoje położenie względem wyznaczonego poziomu i pionu. Pozwala to na dostosowanie wyświetlanych treści do pozycji, w jakiej znajduje się aktualnie nasz telefon komórkowy. Jeśli chcemy zrobić zdjęcie z szerszą perspektywą, obracamy go na bok i wówczas zmienia się orientacja kamery. Dzieje się tak dlatego, że żyroskop właśnie zadziałał i przekazał odpowiedniej aplikacji w telefonie, że zarejestrował zmianę układu przestrzeni. Przekłada się to również na stabilizację obrazu w kamerze telefonu, bez której wykonanie wyraźnego i nie rozmazanego zdjęcia, byłoby niemożliwe. To właśnie żyroskop odpowiedzialny jest za to, że są one dobrej jakości i wykonane zostaną pod odpowiednim kątem. Zasada ta jest stosowana nie tylko przy robieniu zdjęć, czy filmików, ale także np. w grach mobilnych.

Dzięki zastosowaniu żyroskopu, nie potrzebujemy praktycznie żadnych dodatkowych kontrolerów, które są niezbędne np. w laptopach, pecetach, czy konsolach. Żyroskop wykorzystywany jest tutaj do określenia naszego położenia w świecie wirtualnym, na podstawie tego rzeczywistego. Jeśli obrócimy telefon, np. w lewą stronę, ekran gry również pokaże nam to, co znajduje się na lewo od nas. Technologia ta została wykorzystana w goglach VR, pozwalając na przeniesienie ruchów naszej głowy do świata wirtualnego w czasie rzeczywistym. Innym dosyć powszechnym zastosowaniem żyroskopu w grach, jest wykorzystanie go do sterowania joystickiem, jak prawdziwą kierownicą samochodową. Gra wykryje nasze ruchy, które przełoży na działanie wirtualnej kierownicy, pozwalając nam na sterowanie pojazdem, zupełnie jak w prawdziwym świecie. Potencjał dla branży gier, płynący z tej technologii, jest praktycznie nieograniczony i na dobrą sprawę, stawia się w niej dopiero pierwsze kroki.

Prawdziwym przełomem w tej dziedzinie, jest bardzo popularna gra „Pokemon GO”, która dzięki wykorzystaniu żyroskopu i nawigacji GPS, pozwala nam przenieść się do niemal nieograniczonego świata, wykreowanego w wirtualnej rzeczywistości. Doskonałym przykładem wykorzystania żyroskopu, są zdjęcia sferyczne, które możemy przeglądać poprzez Google Maps. Beż tego urządzenia, ich wykonanie nie byłoby możliwe. Żyroskop umożliwia nam również oglądanie filmów 360 stopni na YouTube. Istnieje prawdopodobieństwo, że nasz żyroskop będzie wymagać kalibracji, ale raz, że zdarza się to niezbyt często, a dwa, że w takim przypadku, najlepiej oddać telefon w ręce odpowiedniego specjalisty.

Działanie żyroskopu, jak już ustaliliśmy, jest kluczowe dla wielu aplikacji, takich jak aparat, wirtualna rzeczywistość, czy gry komputerowe. Jak włączyć żyroskop w telefonie, aby cieszyć się jego pełną funkcjonalnością? W telefonach komórkowych z systemem Android, sprawa jest całkiem prosta i nieskomplikowana. W zdecydowanej większości przypadków, w momencie, w którym kupujemy nowy telefon i po raz pierwszy go uruchamiamy, żyroskop automatycznie zostanie włączony. Jeśli jednak tak się nie stanie, wystarczy kilka prostych ruchów palcem na ekranie, aby go uruchomić. Będąc na poziomie ekranu głównego naszego smartfona, należy rozwinąć górny pasek powiadomień. Znajdziemy tam wiele przydatnych funkcji naszego telefonu, które jednym kliknięciem możemy włączyć lub wyłączyć.

W przypadku żyroskopu, interesuje nas funkcja o nazwie „Obrót”. Ikona reprezentująca tę funkcję, przypomina imitację obracanego w przestrzeni telefonu. Jeśli ikona jest biała, należy kliknąć na nią i poczekać aż jej kolor zmieni się na zielony. W zasadzie jest to wszystko, co należy zrobić, aby uruchomić działanie żyroskopu w naszym telefonie. Od tego momentu, możemy cieszyć się pełną funkcjonalnością tego małego urządzenia w naszym telefonie. W identyczny sposób uruchomimy żyroskop na tabletach z systemem android. Sprawa wygląda nieco inaczej, w przypadku telefonów z systemem iOS.

W telefonach z tym systemem operacyjnym, producent zdecydował, że żyroskop będzie wyłączony, dlatego to jego użytkownik musi go samemu uruchomić, po dokonaniu zakupu. Nie jest to na szczęście bardziej skomplikowane niż w telefonach z Androidem. W celu włączenia funkcji żyroskopu, należy uruchomić Ustawienia, następnie Safari, a potem Prywatność i Zabezpieczenia. Tam należy odszukać opcję Ruch i Orientacja. Tak jak wspomnieliśmy przed chwilą, z automatu będzie ona odznaczona. Po jej zaznaczeniu, żyroskop zacznie działać w naszym telefonie, pozwalając na pełne wykorzystywanie jego licznych zalet.

Wiele osób nie zdaje sobie sprawy z tego, jak często wykorzystuje działanie żyroskopu w swoim telefonie. Nie ma znaczenia, czy robimy na smartfonie wyłącznie zdjęcia i filmiki, czy też jesteśmy zapalonymi graczami, którzy wirtualnej rzeczywistości poświęcają sporo swojego wolnego czasu. Wszyscy w jakiś sposób korzystamy z tego urządzenia, co znacząco podnosi nasz komfort użytkowania smartfonów. Z naszego poradnika mogliście dowiedzieć się, czym jest żyroskop, w jaki sposób działa i do czego jest wykorzystywany. Posiadając tę wiedzę, możecie dokładnie sprecyzować, jaki model telefonu będzie najodpowiedniejszy dla waszych wymagań.

Podsumujmy zatem w skrócie, najważniejsze informacje:

Żyroskop określa położenie telefonu w przestrzeni;
Akcelerometr znacząco podnosi dokładność pomiarów żyroskopu;
Większy moment obrotowy i mniejsze tarcie na łożyskach, to dokładniejsze pomiary.

Wszystko to przekłada się w realny sposób, na jakość uzyskanych w naszym telefonie zdjęć, filmików, a także działanie gier mobilnych. Warto zatem dokładnie sprawdzić specyfikacje telefonu komórkowego, który mamy zamiar kupić. Nie jest to trudne, szczególnie w dzisiejszych czasach, kiedy zaledwie jedno kliknięcie w wyszukiwarce internetowej, dzieli nas od tysięcy stron, które dokładnie opisują wszystkie parametry praktycznie każdego telefonu komórkowego na świecie.