Sailfish OSの開発：センサーの使用（パート2）

こんにちは この記事は、Sailfish OSを実行するデバイスセンサーの使用に関する大きな記事の第2部です。 最初の部分はここから入手できます 。

傾斜センサー

名前が示すように、角度センサーはデバイスの角度を決定します。 傾斜測定用のコンポーネントの状況は、光センサーに似ています。もう1つの「スマート」コンポーネントであるRotationSensorと、それほど高度ではない同志-OrientationSensorがあります。



RotationReadingは、3つの座標軸に対する正確な傾斜角に関する情報を提供します：xプロパティにはスマートフォンの縦軸が水平位置からどれだけ離れているかに関する情報が含まれ、yプロパティには横軸に関する同じ情報が含まれます、z-画面の中心に対する回転に関する情報。 これは画像でより明確に見ることができます：









これらの値は、デバイスの画面上の即席のテーブルで見ることができます。

RotationSensor { id: rotationSensor active: true } Column { Label { text: "x: " + rotationSensor.reading.x } Label { text: "y: " + rotationSensor.reading.y } Label { text: "z: " + rotationSensor.reading.z } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

角度zの値の決定は、常に利用できるとは限りません。 この値の可用性を判断するには、 RotationReadingコンポーネントのhasZプロパティを確認する必要があります。



OrientationSensorは 、機能性の低いコンポーネントとして、重要な質問「スマートフォンの顔は何を上に向けていますか」に答えることができます。 したがって、6つの値を取ることができ、各値は顔に対応します。 さらに、位置を決定できないことを示す1つの追加値。 これらの値は次のリストにあります。

• OrientationReading.Undefined-デバイスの場所を特定できません。
• OrientationReading.TopUp-上面は上を向いており、
• OrientationReading.TopDown-底面が上を向いている（逆さま）、
• OrientationReading.LeftUp-左側が上を向いており、
• OrientationReading.RightUp-右側が上、
• OrientationReading.FaceUp-デバイスは画面を上にして配置され、
• OrientationReading.FaceDown-デバイスは画面下にあります。

たとえば、デバイス自体の位置を変更するときに画像の向きを維持するために、 OrientationSensorを使用できます。

 OrientationSensor { id: orientationSensor active: true } Image { anchors.centerIn: parent source: "http://social.fruct.org/content/img/fruct.png" transform: Rotation { angle: rotationAngle() } } function rotationAngle() { switch (orientationSensor.reading.orientation) { case OrientationReading.TopUp: return 0; case OrientationReading.RightUp: return 90; case OrientationReading.TopDown: return 180; case OrientationReading.LeftUp: return 270; default: return 0; } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

上記の例では、ロゴは上のスマートフォンの端に面しています：

磁力計

磁力計はQMLタイプの磁力計で表され、X、Y、およびZ軸に沿ったデバイスの周囲の磁場強度に関する情報を提供します。



磁力計は、デバイスの周囲の磁場の強度と、地磁場のみの強度の両方に応答できます。 この動作はreturnGeoValuesプロパティによって制御され、 trueまたはfalseを受け入れることができます 。 最初は偽であり、近くの磁場に反応します。 これら2つのモードの違いは、 returnGeoValuesをオンにすると、センサーが導体、磁石、電子デバイスなどの磁場源から発生する外部磁場の影響を排除し、地球の自然磁場に焦点を合わせようとすることです。 もちろん、外部磁場の影響を完全に排除することは不可能であるため、センサーの読み取り値は新しいソースが表示されたときに変更されます。



MagnetometerReadingオブジェクトには、軸方向の張力を含むおなじみのプロパティx 、 y 、およびzに加えて、 calibrationLevelプロパティ-地磁気強度の測定精度のレベルがあります。 このパラメーターは、センサーキャリブレーションレベルに応じて0から1までの値を受け入れ、 returnGeoValuesにtrueが含まれている場合にのみ値を変更します。 この特性は、磁場が地磁気の測定にどれだけ強く影響するかを反映しています。 影響が大きい場合、値はゼロになります。 測定精度を返すには、センサーを較正する必要があります。 通常、これは、8番の円弧に沿ってデバイスを回転させるか、単に空間内のさまざまな方向にデバイスを振って行います。 精度が低い場合、センサーの値は実際の値とは大きく異なります。 これは、磁力計をコンパスとして使用する場合に特に当てはまります。

コンパス

コンパスコンポーネントは、電子コンパスとして機能します。 その読み取りプロパティには、デバイスの方位角に関する情報を提供するCompassReadingオブジェクトが含まれています。北磁極と時計回りのデバイスのX軸との間の角度です。 この情報は、磁力計の読み取り値のように、地磁気データに基づいています。 この点で、コンパスはさまざまな干渉を受けやすく、キャリブレーションも必要です。



CompassReadingには2つのプロパティがあります。

• 方位角 ： qreal-地球の北磁極とスマートフォンの上面が指している方向との間の水平角、
• calibrationLevel ： qreal-センサー読み取り値の精度。MagnetoometerReadingタイプのcalibrationLevelプロパティに完全に似ています 。

センサーフィルタリング

一部のセンサーの読み取り値は、1秒間に何度も変化する場合があります。 シグナルとスロットを使用する標準のQt通知メカニズムを使用すると、値を取得するプロセスが大幅に遅くなり、一般的な測定の精度が低下します。 信号を使用してセンサー値を取得する代わりに、 QSensorFilterクラスがあります。 このクラスは、コールバック関数を実装するインターフェイスです。コールバック関数は、署名されたセンサークラスによる新しい読み取り値の受信時に呼び出されます。 この機能の注目すべき特徴は、入ってくるセンサーの測定値を変更し、それによって読み取りプロパティの最終値を変換できることです。 また、1つのセンサーに複数のフィルターを掛けることができるため、値を介したすべての変換をフィルターを使用して実行し、出力で目的の結果を得ることができます。



Qt Sensors APIの他の親クラスと同様に、 QSensorFilterにはメソッドのユニバーサルセットのみがあります。

• パブリックブールフィルター（QSensorReading * reading） -センサーから測定値を受信したときに呼び出されるまさにコールバック関数。 その中で、値を前処理できます。 この関数がtrueを返す場合 、読み取り値は次のフィルター（ある場合）に渡されるか、読み取りプロパティーが変更されたというシグナルが発行されます。 falseが返されると、現在のセンサー読み取りの処理が停止します。
• protected void setSensor（QSensor * sensor） -フィルター自体からフィルターがアタッチされるセンサークラスを指定できます。

特定のタイプのセンサーに固有のメソッドは、後継クラスですでに実装されています。 Readingタイプのオブジェクトと同様に、各センサーには独自のフィルターがあります。 たとえば、 QAccelerometerクラスが関連付けられている加速度計にはQAccelerometerFilterフィルターがあり、そのフィルターメソッドは次の形式を取ります。

 bool filter(QAccelerometerReading *reading)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

その親のメソッドとは異なり、パラメータとして加速度計の測定値を持つオブジェクトを受け取ります。 同じことが他のタイプのフィルターにも当てはまります。



フィルターは、クラスセンサーメソッドを使用して制御されます。 これを行うために、 QSensorsには 、一連のハンドラーを管理できる多くの機能があります。

• void addFilter（QSensorFilter * filter） -指定されたフィルターをリストの最後に追加します。 この場合、1つのフィルターをリストに複数回含めることができます。
• void removeFilter（QSensorFilter * filter） -リストから指定されたフィルターの最初に見つかったオカレンスを削除します。
• QList <QSensorFilter *> filters（）const-センサーがサブスクライブされるすべてのフィルターへのポインターのリスト。 ハンドラー関数の呼び出しは、リスト内の位置の昇順で発生します。

他のQt Sensors APIクラスとは異なり、フィルターには最初はQMLコードからそれらを操作するためのインターフェースがありません。 また、特定のセンサーのフィルターセットを制御する方法は、QMLから直接使用することもできません。



フィルターの使用例として、加速度計モードQAccelerometer :: UserおよびQAccelerometer :: Gravityの実装を検討できます。 このフィルタは、 Combined以外の加速度計モードをサポートしていないデバイスで役立ちます。 このためには、回転センサーRotationSensorを引き付ける必要もあります。



実装を進める前に、加速度計の動作モードについていくつかの明確な言葉を挿入する必要があります：重力による加速度とユーザーによるデバイスの動きによる加速度は、デバイスを物理的に区別できません。ほとんどのデバイスは、いくつかのセンサーのシステムと、重力による加速度に関する情報を計算に使用します重力のみの影響。 そして、この情報は、ユーザーが引き起こした加速度の計算にも使用されます。 このアプローチを使用して、 重力モードとユーザーモードを実装します。



最初のステップは、 QAccelerometerFilterから継承されるフィルタリングクラスを作成することです 。 その中で、すぐにGの値（重力加速度）を設定します。

 #define G 9.80665 #include <QtSensors> #include <math.h> class AccelerationModeFilter : public QAccelerometerFilter { public: AccelerationModeFilter(); bool filter(QAccelerometerReading *reading); void setAccelerationMode(QAccelerometer::AccelerationMode accelerationMode); QAccelerometer::AccelerationMode getAccelerationMode(); private: QRotationSensor rotationSensor; QAccelerometer::AccelerationMode accelerationMode; };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

クラスには2種類のプロパティが必要です。QRotationSensor-回転センサー。これを使用して、空間内のデバイスの位置を決定します。 QAccelerometer :: AccelerationMode-加速度計の値を測定するモード。この値に従って、値の計算に必要な方法が選択されます。

座標軸上の加速度の投影を計算するとき、サインやコサインを取るなどの三角演算に頼る必要がしばしばあります。 このために、標準ライブラリC math.hとそのメソッドsin（）およびcos（）が使用されます。 これらのメソッドは角度値をラジアンで取得しますが、センサーは値を度単位で提供します。 したがって、角度値を度からラジアンに変換する小さな方法を開始します。

 qreal toRadian(qreal degree) { return degree * M_PI / 180; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

加速度計算モードは、クラスコンストラクターで、傾斜センサーを初期化およびアクティブ化するのと同じ場所で設定されます。

 AccelerationModeFilter::AccelerationModeFilter() : rotationSensor() { rotationSensor.setActive(true); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

最も重要な部分は、計算が実行されるフィルターメソッド（QAccelerometerReading * reading）を再定義することです。

 bool AccelerationModeFilter::filter(QAccelerometerReading* reading) { switch (accelerationMode) { case QAccelerometer::Gravity: reading->setX(G * sin(toRadian(rotationSensor.reading()->y()))); reading->setY(- G * sin(toRadian(rotationSensor.reading()->x()))); reading->setZ(- zAxisAcceleration(rotationSensor.reading()->x(), rotationSensor.reading()->y())); break; case QAccelerometer::User: reading->setX(reading->x() - G * sin(toRadian(rotationSensor.reading()->y()))); reading->setY(reading->y() + G * sin(toRadian(rotationSensor.reading()->x()))); reading->setZ(reading->z() + zAxisAcceleration(rotationSensor.reading()->x(), rotationSensor.reading()->y())); break; } return true; } void AccelerationModeFilter::setAccelerationMode(QAccelerometer::AccelerationMode accelerationMode) { this->accelerationMode = accelerationMode; } QAccelerometer::AccelerationMode AccelerationModeFilter::getAccelerationMode() { return accelerationMode; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

switchステートメントでは 、ブロックを選択します。各ブロックは、加速度を測定する独自のモードを担当します。そのようなモードには、 重力とユーザーの 2つがあります 。 値は最初はこのモードで使用されるため、 Combinedをスキップできます。 switchステートメントのブロックでは、各軸の加速度値が再計算されます。値は、渡された引数読み取りのプロパティに書き込まれます。 X軸とY軸に沿った加速度を計算するには、重力加速度にスマートフォンと座標平面の対応する軸との間の角度のサインを掛けるだけです。Z軸に沿った加速度を計算するには、変換行列を使用する必要があります。 これを別のメソッドで実装します：

 qreal zAxisAcceleration(qreal xDegree, qreal yDegree) { qreal xRadian = toRadian(xDegree); qreal yRadian = toRadian(yDegree); double zCoordinates[3] = {0, 0, G}; double rotationValues[9] = { -cos(xRadian), 0, sin(xRadian), sin(yRadian) * sin(xRadian), cos(yRadian), -sin(yRadian) * cos(yRadian), -cos(yRadian) * sin(xRadian), sin(yRadian), cos(yRadian) * cos(xRadian) }; QGenericMatrix<1, 3, double> zVector(zCoordinates); QGenericMatrix<3, 3, double> rotationMatrix(rotationValues); return (rotationMatrix * zVector)(2, 0); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ジオメトリのレッスンがないので、マトリックスがこのように見える理由を説明する必要はないと思いますが、興味のある人はいつでもウィキペディアに頼ることができます。



重力モードの場合、計算された軸方向の加速度値は、 読み取りオブジェクトの対応するプロパティに単純に書き込まれます。この場合、加速度値はデバイスの位置のみに依存するためです。 ユーザーモードで値を決定するには、取得した計算の絶対値を加速度計の読み取り値から差し引く必要があります。これにより、センサー測定値への重力の影響を排除できます。



これでフィルターの実装が完了し、目的の加速度計に接続して、2つの新しいモードを使用します。

 #include <QtSensors> #include "accelerometerfilterexample.h" class AccelerometerWithFilter : public QAccelerometer { Q_OBJECT public: AccelerometerWithFilter() : filter() { setActive(true); addFilter(&filter); connect(this, &AccelerometerWithFilter::accelerationModeChanged, [=](AccelerationMode accelerationMode) {this->filter.setAccelerationMode(accelerationMode);}); } private: AccelerationModeFilter filter; };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

おわりに

この記事および以前の記事では、Sailfish OSオペレーティングシステムで使用可能な主要なセンサーについて説明します。 上記の例は非常に基本的なものですが、読者にQt Sensors APIの機能を理解し、アプリケーション開発でプラグインを使用する可能性を示す必要があります。



技術的な問題は、ロシア語を話すコミュニティのSailfish OSのTelegramまたはVKontakteグループのチャネルでも議論できます。



著者：マキシムコステリン