Core Motion：如何判断“向上”是哪条路？

Question

我正在尝试复制 Compass 应用程序中的功能 - 但我遇到了一个问题：如何确定界面中“向上”的方式？

我在屏幕上有一个标签，并且我有以下代码，可将其定向为在设备四处移动时保持水平：

self.motionManager = CMMotionManager()
self.motionManager?.gyroUpdateInterval = 1/100
self.motionManager?.startDeviceMotionUpdatesToQueue(NSOperationQueue.mainQueue(), withHandler: { (deviceMotion, error) -> Void in
  let roll = -deviceMotion.attitude.roll
  self.tiltLabel?.transform = CGAffineTransformRotate(CGAffineTransformIdentity, CGFloat(roll))
})

这个效果还不错，但也有一些地方是错误的——例如，当 iPhone 的闪电接头朝上时，标签会不规律地翻转。

如何使用 CoreMotion 始终如一地判断哪个方向是向上的？

更新： 显然，roll/pitch/yaw 是 Euler angles，它会受到 gimbal lock 的影响 - 所以我认为正确的解决方案可能涉及使用 quaternions，它不会受到影响这个问题，或者 CMAttitude 上的 rotationMatrix 可能会有所帮助：https://developer.apple.com/library/ios/documentation/CoreMotion/Reference/CMAttitude_Class/index.html

Answer 1

对于 2D 情况，它不需要那么复杂。 “上”的意思是“反重力”，所以：

motionManager.startDeviceMotionUpdatesToQueue(NSOperationQueue.mainQueue()) { (motion, error) in
    // Gravity as a counterclockwise angle from the horizontal.
    let gravityAngle = atan2(Double(motion.gravity.y), Double(motion.gravity.x))

    // Negate and subtract π/2, because we want -π/2 ↦ 0 (home button down) and 0 ↦ -π/2 (home button left).
    self.tiltLabel.transform = CGAffineTransformMakeRotation(CGFloat(-gravityAngle - M_PI_2))
}

但是，如果您尝试在所有 3 个维度上执行此操作，则简单的“反重力”意义不大：重力方向不会告诉您手机的角度围绕重力矢量的任何信息（如果您的手机正面朝上，这是偏航角）。要在三个维度上进行校正，我们可以改用横滚、俯仰和偏航测量：

// Add some perspective so the label looks (roughly) the same,
// no matter what angle the device is held at.
var t = self.view.layer.sublayerTransform
t.m34 = 1/300
self.view.layer.sublayerTransform = t

motionManager.startDeviceMotionUpdatesToQueue(NSOperationQueue.mainQueue()) { (motion, error) in
    let a = motion.attitude
    self.tiltLabel.layer.transform =
        CATransform3DRotate(
            CATransform3DRotate(
                CATransform3DRotate(
                    CATransform3DMakeRotation(CGFloat(a.roll), 0, -1, 0),
                    CGFloat(a.pitch), 1, 0, 0),
                CGFloat(a.yaw), 0, 0, 1),
            CGFloat(-M_PI_2), 1, 0, 0) // Extra pitch to make the label point "up" away from gravity
}