手机 陀螺仪传感器 手机上都有的陀螺仪 除了玩游戏还有什么用处？

手机上都有的陀螺仪 除了玩游戏还有什么用处？

手机是硬件软件集合体，二者大家都不陌生，尤其是硬件部分，很多人都能随口说出几个——CPU处理器、扬声器、内存、马达、摄像头、各种传感器等等。不过，论及存在感，大部分人往往更关注处理器、摄像头、内存这一类的核心部件，对传感器反而知之甚少。

而作为传感器中最特别的存在，大家对“陀螺仪”就更陌生了，这名字一听就很硬核，感觉十分高大上的样子，事实上也确实如此，现代社会几乎已经离不开“陀螺仪”的参与，其普遍应用于航空、航海、军事、生活娱乐等领域，而在智能手机上更是有着向标配发展的趋势。

陀螺仪，用百度百科的话来说：是一种基于角动量守恒的理论，来感测与维持方向的装置。通俗点讲，你可以设想一只陀螺，当它旋转起来的时候，轴体的方向是不会被改变的，哪怕受到外力影响，也会在方向上保持恒定如一，这就是角动量守恒原理。

飞行器陀螺仪示意图

而依据此理论研制而出的陀螺仪，天生具备抗拒方向改变的特性，其转轴的指向不随承载它的支架旋转而变化，因此可以用来测量方向、角速度等。

智能手机上的陀螺仪都长什么样？

传统机械陀螺仪应用广泛，不过因为转子需要与轴承直接接触，存在很大的摩擦力，所以精度会有损失，但可靠性不错，现在还被用于一些对精度要求不高的作业环境中。后来有了浮力、静电陀螺仪，可以利用悬浮力、静电磁场凭空托起转子，没有摩擦力，也带来更高的精度。

接下来陀螺仪又有了诸多发展，包括常用于导弹制导的挠性陀螺仪以及用于空间飞行器导航的激光陀螺仪等等，但不管哪一种，显然并不适合用在智能手机上，毕竟手机内部空间就那么大点，大部分陀螺仪的体积都无法满足装载需求，于是一种可以用在手机上的“小型化”传感器——MEMS（微机电）陀螺仪诞生了。

MEMS（微机电）陀螺仪

微机电陀螺仪最大的意义在于对陀螺仪用于日常生活起到了普及作用，它成本低、价格便宜、寿命久、功耗低、容易批量生产，关键是体小量轻，更符合电子元件的发展趋势，被塞进诸如手机一类的小型终端里十分合适。

主板上陀螺仪元件（图源网络）

从外观上看，手机微机电陀螺仪和一枚普通的芯片没太大区别，其通常被集成于主板之上，所以它并不是一个独立的元器件，一般拆机也不会闲的没事把陀螺仪拆下来。

微机电陀螺仪工作原理

虽然都叫“陀螺仪”，不过智能手机上的微机电陀螺仪和传统的机械陀螺仪已经是两码事了。顾名思义，陀螺仪就是一个不停转动的物体，但你没法想象怎么把这种空间结构的物体实现在微米级甚至纳米级层面上的“小型化”，更别说还需要整合成一整个单元的微型系统，因此微机电陀螺仪与传统机械陀螺仪在原理上有着很明显的不同。

微机电陀螺仪则是在传统“陀螺仪”理论的基础上，通过利用一种“科里奥利力”，在内部产生微小的电容变化，此时的电容变化就好比角速度，只要测量出电容值，就能计算出角速度，从而替代机械测量。当然，这其中的计算过程还是非常复杂的，但原理上大差不差，我们可以视之为在硅基板上完成的角速度测量。

手机上的陀螺仪有什么用？

当然，废了九牛二虎之力也要给手机装上微机电陀螺仪，自然也是有大用途的。远的不说，熟悉《和平精英》的小伙伴应该都晓得，在游戏设置中就有“陀螺仪开启/关闭”的选项卡，只不过并不是每一名玩家都知晓这个选项到底有何作用，也很少有人深究这个功能开启和不开的区别是什么。

其实，开启手游陀螺仪功能后，游戏操作就不再局限于手机屏幕了，《和平精英》的压枪操作也由原来单纯手指移动按压屏幕改成了一面按压屏幕，一面及时调整手机前倾或后仰姿势来实现，看起来很难的样子，事实上也确实如此，很多玩家开启了此项功能，但并没有发现有何不同，一般也只有经历反复练习后才有体会。

手游《狂野飙车》系列

对于手游而言，陀螺仪影响最大的非体感游戏莫属了，尤其是赛车、飞机或者体育类游戏，通过调整手机姿势便可以实现对游戏角色的精准控制，手机上下左右的摆动，镜头视角也会在3D空间里上下翻飞，带来了不错的代入感和沉浸感。

而没有陀螺仪的机型，只能感受到水平方向的转角，感受不到任意方向上的转角。所以说，几乎所有的需要感知三维空间变化的游戏，都需要用到陀螺仪。

除此之外，手机上的陀螺仪还对拍照有着至关重要的影响。拍照时，最忌讳手抖，很容易弱化成像质量，但有了陀螺仪的参与后，就能够检测出手机拍照时的运动倾向，并将手抖产生的偏差反馈给图像处理器，这个时候通过一些拍照算法，手机便可以对拍摄时产生的抖动幅度进行补偿，从而让所拍摄的画面效果更好，更清晰。

谷歌Pixel手机

这其中最典型的代表便是谷歌Pixel手机，它的电子防抖便是通过配合陀螺仪实现的。另外，OPPO Reno系列早期的一些机型也曾通过改变和提升陀螺仪灵敏度，从而快速针对剧烈抖动场景做出补偿，使得拍摄出的视频更为稳定清晰。

另外一方面，陀螺仪自被发明伊始，就一直被用于导航。比如在没有全球定位系统的二战时期，德国人的V2导弹便是靠着陀螺仪的导航，一枚枚被送到了几百公里外的伦敦，给伦敦人民造成了巨大的灾难。

V2导弹袭击伦敦

如今，大部分手机的导航系统都会采用陀螺仪+GPS相结合的导航机制，比如当通过一个隧道时，GPS导航信号可能丢失，但手机上的导航地图依旧会有路线提示，这就是陀螺仪通过感知方向和速度，模拟出的行进轨迹。

因此，陀螺仪一般只是用来辅助惯性导航而已，如果没有GPS模块，光有一个陀螺仪是没用的。但如果没有陀螺仪，配备有GPS模块的手机依旧可以进行导航，只不过导航机制发生了变化而已。

除了在游戏、拍照、导航上有着重要作用外，陀螺仪还着重提升了用户用机体验。举个例子，很多手机桌面系统支持摇一摇补齐桌面，这就是对陀螺仪的一种灵活应用；很多小伙伴经常用到的一些运动软件，其中的计步功能、轨迹显示也和陀螺仪有着密切关系；此外，用手机看VR全景视频也是必须要用到陀螺仪的。

怎么才能判断自己的手机是否配备陀螺仪？

陀螺仪这么好，那怎么才能判断自己的手机是否配备有陀螺仪呢？最简单的方式便是下载一些手机检测软件，比如安兔兔、鲁大师、手机大师等等，都可以对手机是否配备陀螺仪进行检测。

除此以外，也可以下载一些体感游戏，只要在3维空间中的可以向着任意方向移动，那么这款手机也会带有陀螺仪传感器。最后，也可以直接去手机官方网站进行查询，一般在参数介绍中都会有所提及，如果没有提到，大概率是不具备的。

华为P40支持陀螺仪（图源华为官网）

同时，微机电陀螺仪看似高大上，其实价格并不贵，大部分机型还是会配备的，只有少数千元机会碍于成本问题，选择将其阉割掉。但一般也会通过设置虚拟陀螺仪的方式，实现一些必要的功能，比如3D体感游戏等等。

结语：

手机陀螺仪虽然个头不大，也容易被大家忽略，但要说它不重要显然是有失偏颇的。如果你在购买手机时，尤其是千元机、平价机，日常又对游戏、拍照、导航比较在意，那么还是看仔细所购机型是否配备陀螺仪传感器，毕竟有和没有，在体验上多多少少还是会有一些差异的。

总之，陀螺仪传感器是手机上一款很重要的元器件，它的存在，是对手机某些方面体验的一个升级。幸运的是，自从第一款搭载陀螺仪传感器的手机iPhone 4诞生以来，这个小部件正在趋向标配发展，而随着微机电陀螺仪在日常生活应用中的迅速普及，相信未来不单单在手机领域，在国防、航天、汽车、物联网、可穿戴设备、无人机等等行业也会有更大的发展和突破，届时陀螺仪传感器也将发挥更多关键作用。

(7510209)

细思极恐！这2个传感器竟能盗取隐私密码？

在买手机时，普通用户总会关注外观设计、用料、屏幕素质、处理器、内存、闪存和摄像头的搭配，而手机玩家则会关注一些更深层的因素。

比如是否配备对称式的线性扬声器？

马达是否是横向线性的？

摄像头是否支持光学防抖？

手机内部是否集成了包括温度、气压在内的小众传感器？

加速度和陀螺仪传感器是否灵敏？

一般来说，手机集成的传感器越丰富，传感器越敏感，可以极大提升手机的使用体验。

但是，你有没有想过，当一些特别灵敏的传感器被黑客劫持后，反而会成为我们隐私泄露的黑手？

加速度传感器闹窃听

加速度是手机中普及度最高，最常见的传感器之一，它可以收集我们运动时的步数，可以识别手机是否被拾起，比如来电时拿起手机自动熄屏等等。

加速度传感器原理

加速度传感器芯片

也正是因为加速度传感器太普通，太常见，所以几乎所有的APP默认都能调用它收集的数据。

问题就出在这里。

日前在国际信息安全界顶级会议（NDSS 2020）上，浙江大学网络空间安全学院任奎教授团队、加拿大麦吉尔大学、多伦多大学学者团队发表了一项最新研究成果——智能手机上的APP可在用户不知情、无需系统授权的情况下，利用手机内置的与运动传感器（包括加速度、陀螺仪和其他相关的传感器）来采集手机扬声器所发出声音的震动信号，实现对用户语音的窃听。

原理其实也很简单，由于加速度传感器和扬声器通常都位于同一块主板上，我们在通话时（特备是开启免提且放在桌面上），扬声器发出的语音信号会产生轻微的颤动，从而被加速度传感器读取。

这种因为震动而产生的读数可以被黑客通过AI深度学习算法进行分析，就好像破译电报密码一样，最终被还原成原始语音。在研究报告中，这种攻击方式被命名为AccelEve（加速度计窃听）。

当然，这种AccelEve窃听需要大量的AI训练，不同地区、口音的语音很难保证100%被还原。但是，如果黑客结合该攻击方式，再刻意引导被监听者，就很容易打开突破口了。

比如，研究团队利用“热词搜索”的识别模型，对四名志愿者的200个短句（其中每个句子包括一到三个信息敏感词汇，比如说密码、用户名、社交信息、安全信息、数字、邮箱地址、卡号等）来测试，发现这一模型的识别率高达90%。

此外，研究团队还尝试用“重新构建模型”进行语音还原——研究人员通过打电话索要一个密码，而实验的目标就是用研究人员所使用手机内置的加速度传感器来识别会话中的密码

结果显示，在240 次会话测试中，成功定位并识别密码的次数的超过85%！

如果你的手机被植入了木马病毒，将你通话期间由加速度传感器收集的数据全部上传并加以分析.......

陀螺仪传感器盗密码

和加速度传感器相比，当陀螺仪传感器被黑客利用后，会出现更大的麻烦。

陀螺仪是一种比加速度更精准可靠的传感器，它是一种基于角动量守恒理论设计出来的，用来传感与维持方向的装置。如今智能手机普遍内置3轴陀螺仪，而它又通常和3轴的加速度传感器搭配使用，二者结合后也就是我们常念叨的“6轴陀螺仪”。

陀螺仪传感器芯片

和加速度传感器相比，陀螺仪可以构建完整的3D动作，这意味着它可以精确分析判断出使用者的实际动作。

在英国团队的研究中，在我们输入锁屏密码时，陀螺仪可以根据用户在按压屏幕时所产生的手机倾斜度的变化数据，推算出用户所输入的内容。

原理也很简单，手机输入密码时1234567890的键盘区域是相对固定的，当我们手指按压某个数字键时，手机必定出现某个角度的倾斜。经过大量的AI训练，推测一整套锁屏密码不是什么难事。

根据研究显示，在解读陀螺仪数据破解密码过程中，第一次尝试准确率就有74%，经过五次尝试就可以100%破解密码！

当然，这种攻击方式的难点，是需要先在用户手机中植入木马，还需要准确知道用户的当前运动模式以及数据获取。

可能有同鞋会说了，现在手机不都支持人脸或指纹识别吗？谁还会用密码解锁？

答案很简单，每次关机或重启，第一次登陆系统必须使用密码。我们使用微信支付宝支付时，偶尔也需要手动输入密码重新验证。

总之，无论是锁屏密码、还是支付密码，在输入的过程中理论上都有被陀螺仪收集且被还原的可能。

普通用户如何防范？

加速度和陀螺仪作为最底层的传感器，我们在安全设置的权限管理都无法自定义APP对它们的读取。所以理论上所有APP都是潜在的攻击源，是否会被恶意调用完全取决于开发者的操守。

因此，最简单的方法，就是只在官方应用商店下载经过安全认证的APP，不要通过浏览器等其他渠道安装APP，这种非正规渠道下载的APP历来是木马病毒的重灾区。打电话时戴耳机，不用扬声器出声传感器就无法读取振动数据了。

用手机官方应用商店下载APP最安全

此外，小编还建议大家关闭拨号键盘和输入法的音效和振动提醒，谁知到未来哪一天这种声音+振动的提醒会被传感器翻译出来。要知道，现在就有牛人闭眼时听拨号音就能知道你输入的具体数字（拨号键盘中，每个数字的声音都略有不同）。

至于其他的，咱们也没什么好办法，只能希望iOS和Android可以从系统底层对加速度和陀螺仪收集数据的时机加以限制了，并切断无关APP随意读取传感器数据的渠道。

相关问答

[最佳回答]重力感应器:根据屏幕方向而转动,游戏的左右移动;光线感应:根据光线的强弱来改变屏幕亮度,和在通话时听筒贴进耳朵时屏幕就会黑屏,避免误操作,离开耳...

有四种办法:1.这个其实要从自动控制理论来解释。2.先说说所谓的闭环控制,一个”自动化“的控制过程,其实是需要执行器,传感器,处理器,传输硬件等部分的,...

陀螺仪传感器在手机里显示的是手机的三维角度变化。它可以测量手机围绕三个轴的角速度,包括俯仰角、横滚角和偏航角。俯仰角是手机相对于水平面的前后倾斜角度...

先说两个应用例子:1、手机竖着放和横着放,屏幕跟着转换,这是重力感应器在起作用。2、安卓手机可以安装谷歌星空地图,手机处于联网状态且允许使用位置,开...

陀螺仪是根据其应用领域的不同进行分类的。以下是一些常见的陀螺仪分类:1.机载惯性导航系统中的陀螺仪:-空气陀螺仪:使用气动原理测量角速度。-振动...

重力感应可以测量手机基本的位置状态,你在游戏中可以控制上下左右。光线感应器主要是测量光的强度,来实时调整屏幕的亮度。距离感应器可以感知距离。手...重...

一加Ace2V手机具备陀螺仪功能。陀螺仪是一种传感器,它可以感知手机的旋转、倾斜等动作,在以下方面发挥作用:1.增强游戏体验:用于感知玩家的动作,提供...

目前手机支持陀螺仪的机型如下:R9、R9Plus、N3、Find7、N1T、Find5、R819T、R809T、R807、X905、Finder。手机陀螺仪:又叫角速度传感器,主要用于测量物理量...

当手机方向传感器出现故障时,可以尝试以下一些解决方法。首先,重新启动手机。有时,方向传感器的故障可能只是暂时的系统问题,重新启动手机能够清除这些临时问...

iqooz8有陀螺仪iqooz8配备了陀螺仪,这是一种能够感知设备在空间中的旋转和倾斜的传感器。陀螺仪在手机游戏、虚拟现实和增强现实等应用中起到了重要作用,可...