Využite senzory vášho tabletu s Windows

Fenomén masívneho nástupu tabletov má okrem mobility aj niekoľko ďalších pozitívnych aspektov. Vznikajú aplikácie, ktoré dokážu využiť bohatú senzorovú výbavu moderných tabletov. Tablety pre Windows 8 disponujú spravidla senzorom na meranie intenzity okolitého svetla, akcelerometrom, meraním náklonu či kompasom.

Náklonomer a akcelerometer má v tabletoch veľmi dôležitú funkciu, umožňuje nielen zistenie aktuálnej orientácie prístroja (na výšku či na šírku), ale keďže tablet nemá kurzorové tlačidlá ani nijaký ekvivalent joysticku, využíva sa naklápanie prístroja veľmi často aj na ovládanie hier.

Okrem izolovaných údajov z jednotlivých senzorov poskytuje RT API aj komplexné informácie o dynamických zmenách polohy telefónu. Jednotlivé senzory totiž majú fyzické obmedzenia, pre ktoré môže byť ťažké určiť skutočnú orientáciu a pohyb zariadenia z ich surových údajov. Napríklad údaje z akcelerometra sú odvodené od zotrvačnosti vyplývajúcej z pohybu zariadenia. Gyroskop meria rýchlosť otáčania, no nie polohu. Preto sú v operačnom systéme implementované zložité geometrické výpočty, ktoré sú potrebné na zistenie orientácie a pohybu zo surových dát z jednotlivých senzorov. Takéto informácie sú dôležité pre aplikácie pracujúce s rozšírenou realitou (augmented reality). Ide hlavne o polohu, rotačné zrýchlenie a lineárne zrýchlenie.

Možnosti senzorov budeme demonštrovať na jednoduchých praktických príkladoch reálnych aplikácií, ktoré boli vytvorené pre tento článok a nájdete ich vo Windows obchode. Aplikácie boli testované na tabletoch Asus VivoTab a HP EliteBook 900.

Meranie intenzity osvetlenia

Ak tablet disponuje senzorom merajúcim intenzitu osvetlenia, ktorého údaje implicitne využíva na automatickú reguláciu jasu displeja, dá sa využiť aj v aplikáciách. Tie môžu reagovať napríklad na to, že používateľ vyšiel z miestnosti von na slnečné svetlo alebo opačne, a prispôsobiť tomu farebný motív aplikácie, prípadne vhodne zvýšiť jas alebo kontrast medzi pozadím a písmom, podobne ako to robia navigácie GPS po zotmení.

Ako najjednoduchšia aplikácia sa ponúka luxmeter, teda merač intenzity osvetlenia. Dá sa použiť napríklad pri sledovaní ergometrie pracovného prostredia (napr. či má žiak alebo študent v izbe dosť svetla na čítanie a pod.). Princíp aplikácie je triviálny - stačí periodicky snímať údaje zo snímača a zobraziť ich v číselnej, prípadne aj analógovej podobe. Windows 8.1 RT API poskytuje hodnotu priamo v luxoch. Pre zaujímavosť, na iPade nemá API prístup k senzoru osvetlenia, takže aplikácie typu luxmetra musia využívať snímanie kamerou, čo je energeticky náročné.

Používateľské rozhranie jednoduchého luxmetra. Aby nedochádzalo k ovplyvňovaniu merania jasom displeja, bolo použité čierne pozadie. Aplikáciu nájdete vo Windows obchode pod názvom Digital Luxmeter.

Praktické využitie senzora merajúceho intenzitu osvetlenia ukážeme na aplikácii typu optického počítadla. Každý už videl tzv. optickú rampu, teda zariadenie počítajúce ľudí pri vstupe do priestoru, predmety na páse a pod. Variácií je veľké množstvo. Princíp je jednoduchý - objekty budú iniciovať počítanie tým, že budú prechádzať medzi zdrojom svetla a senzorom intenzity osvetlenia vhodne umiestneného tabletu.

Počítadlo objektov využívajúce snímač osvetlenia. Aplikáciu nájdete vo Windows obchode pod názvom Optical Counter. Z obrázka, ktorý je súčasťou pomocníka, je zrejmé, že aplikácia bola dôkladne otestovaná.

Princíp sa dá ďalej rozširovať, napríklad o automatické zhotovenie fotografie, ak niekto v miestnosti rozsvieti, prípadne ho možno použiť ako dočasný optický alarm pre vystavený exemplár, ktorý bude chrániť tablet nenápadne umiestnený vedľa predmetu, pričom opodstatnenosť tabletu sa odôvodní tým, že je na ňom opis exponátu.

Akcelerometer

Väčšina tabletov disponuje akcelerometrom schopným merať zrýchlenie v troch osiach. V aplikáciách sa dá využiť napríklad na snímanie dynamiky pohybu pri ovládaní. Na ilustráciu netradičného využitia akcelerometra sme vytvorili aplikáciu, ktorá premení tablet na fitnes pomôcku napríklad na precvičenie zmeravených rúk pri práci s počítačom. Stačí držať tablet v predpažených rukách displejom k sebe a pohybovať ním od seba a k sebe, a to čo najrýchlejšie. Na základe údajov z akcelerometra (os Z) sa na jednoduchých stupniciach zobrazuje aktuálne zrýchlenie, akumulované zrýchlenie a časový progres.

Fitnes pomôcka využívajúca akcelerometer - aplikáciu nájdete vo Windows obchode pod názvom Exercise Dumbbell

Kompas

Aplikácie typu kompasu využívajú polovodičový senzor na meranie poľa. Pomocou neho možno určiť orientáciu zariadenia vzhľadom na sever, teda severný magnetický pól. Na prezentovanie sa najčastejšie používa kruhová stupnica, vnútri ktorej je obrázok tzv. magnetického kríža. Ten prehľadne ukazuje hlavné svetové strany. Na otáčanie kruhu sme s výhodou využili animáciu - rotáciu obrázka tak, aby stupnica ukazovala správnu hodnotu oproti pevnému bodu.

Jednoduchý kompas - aplikáciu nájdete vo Windows obchode pod názvom Magnetic compass

Náklonomer

Triviálne je využitie náklonomera v aplikácii na meranie uhlov, prípadne s grafickým znázornením sa tablet dá premeniť na dvojosovú vodováhu. S vhodnou aplikáciou sa tablet dá využiť aj na meranie vzdialenosti, pričom výhodná nie je presnosť, ale operatívnosť. Ako sa to dá urobiť? Tablet disponuje kamerou a náklonomerom. Princíp názorne vysvetľuje obrázok. Predpokladáme, že poznáte svoju výšku. Od nej odpočítate približne 10 cm, pretože sa predpokladá, že zariadenie budete držať vo výške očí.

Následne zamierite kameru (pomocou zámerného kríža) na meraný objekt vodorovne, napríklad na stenu budovy vo výške vašich očí. Vodorovnosť si zariadenie zistí pomocou náklonomeru a vhodne ju na obrazovke indikuje. Urobíte prvé meranie. Následne skloníte zariadenie tak, aby ste zámerným bodom mierili na spodný okraj objektu, a urobíte druhé meranie. Zariadenie si zmeria uhol sklonu. Zvyšok je už len školská geometria o pravouhlom trojuholníku, keď treba vypočítať jednu odvesnu, ak poznáte druhú odvesnu a uhol medzi odvesnou a preponou.

Princíp merania vzdialenosti tabletom

Rozmery menších predmetov môžete zmerať tak, že ich položíte na displej tabletu a pomocou vhodnej aplikácie premiestnite kurzory tak, aby lícovali s hranami meraného predmetu.

Znie to na prvý pohľad neuveriteľne, ale tablet s vhodnou aplikáciou dokáže zmerať aj tepovú frekvenciu. Princíp snímania je rovnaký, ako využívajú „kolíčkové" snímače na stacionárnych bicykloch a iných zariadeniach fitnes. Pri pumpovaní krvi do vlásočníc sa počas každého tepu mení priesvitnosť prsta. Položíte teda prst na kameru na zadnej strane tabletu a aplikácia sníma a vyhodnocuje zmenu priesvitnosti vášho prsta pre vonkajšie svetlo.