스마트폰을 사용하다보면 스마트폰의 센서를 사용한다.
그중에서 방향 계산을 하는 일이 있을 것이다.
일반적으로 아래 그림처럼 Azimuth, Pitch, Roll을 이용하여 방향을 계산한다.
여기서 Azimuth는 항상 Y+의 방향과 북쪽 방향의 각도 차이를 나타낸다.
지도 앱처럼 북쪽이 Y+인 경우는 큰 문제가 없다. 하지만 카메라가 가르키는 방향을 북으로 잡으려면 어떻게 할까
그에 따라서 방향각을 다시 계산해야하는 경우가 있다.
예제는 책(안드로이드 프로그래밍 / 한빛미디어 / 김상형 지음)의 내용을 응용하여 만들었다.
SensorEventListener mSeonsorListneer = new SensorEventListener() {
float[] mR = new float[9];
float[] mI = new float[9];
float[] mV = new float[9];
@SuppressLint("SetTextI18n")
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
switch (event.sensor.getType()) {
case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
mGravity = event.values.clone();
break;
case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
mGeometric = event.values.clone();
break;
}
if(mOrientCount++ % FREQ != 0) return;
if(mGravity != null && mGeometric != null) {
SensorManager.getRotationMatrix(mR, mI, mGravity, mGeometric);
float inclination = SensorManager.getInclination(mI);
SensorManager.getOrientation(mR, mV);
mTxtOrient.setText(
("회수 = " + mOrientCount / FREQ + "회\n")
+ "\nGra : " + dumpValues(mGravity)
+ "\nMag : " + dumpValues(mGeometric)
+ "\n\nR : \n" + dumpMatrix(mR)
+ "\nI : \n" + dumpMatrix(mI)
+ "\ninclination : " + inclination
+ "\n\nRot : \n" + dumpMatrix(mV)
+ "\n\nTop : "
+ "\nx : " + String.format("%.3f", Math.cos(mV[0])*Math.cos(mV[1]))
+ "\ny : " + String.format("%.3f", Math.sin(mV[0])*Math.cos(mV[1]))
+ "\nz : " + String.format("%.3f", -Math.cos(mV[1]-Math.PI/2))
+ "\n\nLeft : "
+ "\nx : " + String.format("%.3f", -Math.cos(mV[0])*Math.sin(mV[1])*Math.sin(mV[2]) + Math.sin(mV[0])*Math.cos(mV[2]))
+ "\ny : " + String.format("%.3f", -Math.sin(mV[0])*Math.sin(mV[1])*Math.sin(mV[2]) - Math.cos(mV[0])*Math.cos(mV[2]))
+ "\nz : " + String.format("%.3f", Math.cos(mV[1])*Math.sin(mV[2]))
+ "\n\nBack : "
+ "\nx : " + String.format("%.3f", -Math.cos(mV[0])*Math.sin(mV[1])*Math.cos(mV[2]) + Math.sin(mV[0])*Math.sin(mV[2]))
+ "\ny : " + String.format("%.3f", -Math.sin(mV[0])*Math.sin(mV[1])*Math.cos(mV[2]) - Math.cos(mV[0])*Math.sin(mV[2]))
+ "\nz : " + String.format("%.3f", Math.cos(mV[1])*Math.sin(mV[2]-Math.PI/2))
);
}
}다른 부분은 레이아웃 설정 관련 설정이므로 생략한다. 센서리스너만 보도록 한다.
센서의 사용법은 다른 블로그에도 많으니 생략한다.
mV는 센서의 azimuth, pitch, roll값을 저장한다. 이 값을 이용하여 아래는 벡터를 이용하였다.
수식은 아래 링크를 참고하면 된다.
http://stackoverflow.com/questions/1568568/how-to-convert-euler-angles-to-directional-vector
Top은 Y+방향의 벡터
Left는 X-방향의 벡터
Back은 Z-방향의 벡터이다.
실질적으로 만들고 싶었던 기능은 카메라가 어느 방향을 가르키는지 알려주는 코드를 만들고 싶었다.
그럼 어떻게 만들었는지 보도록 하자.
수학적으로 회전행렬 * 벡터를 사용하였다.
회전행렬은 다음과 같다.
| cos(yaw)cos(pitch) -cos(yaw)sin(pitch)sin(roll)-sin(yaw)cos(roll) -cos(yaw)sin(pitch)cos(roll)+sin(yaw)sin(roll)|
| sin(yaw)cos(pitch) -sin(yaw)sin(pitch)sin(roll)+cos(yaw)cos(roll) -sin(yaw)sin(pitch)cos(roll)-cos(yaw)sin(roll)|
| sin(pitch) cos(pitch)sin(roll) cos(pitch)sin(roll)|
여기에 [1, 0, 0]을 곱하면 Top(Y+)방향의 벡터
여기에 [0, 1, 0]을 곱하면 Left(X-)방향의 벡터
여기에 [0, 0, 1]을 곱하면 Back(Z-)방향의 벡터
+ "\n\nTop : "
+ "\nx : " + String.format("%.3f", Math.cos(mV[0])*Math.cos(mV[1]))
+ "\ny : " + String.format("%.3f", Math.sin(mV[0])*Math.cos(mV[1]))
+ "\nz : " + String.format("%.3f", -Math.cos(mV[1]-Math.PI/2))
우선, Top(Y+)방향을 보자
여기서 주의할 점은 pitch의 범위이다. 센서매너저에서 출력된는 범위는 0 ~ 2*PI이다. 하지만 실질적으로 필요한 z의 값은 -1 ~ 1이다.
따라서 z의 값을 -PI ~ PI로 변경하기 위해서 코사인 함수내에 PI/2를 빼주었다.
+ "\n\nBack : "
+ "\nx : " + String.format("%.3f", -Math.cos(mV[0])*Math.sin(mV[1])*Math.cos(mV[2]) + Math.sin(mV[0])*Math.sin(mV[2]))
+ "\ny : " + String.format("%.3f", -Math.sin(mV[0])*Math.sin(mV[1])*Math.cos(mV[2]) - Math.cos(mV[0])*Math.sin(mV[2]))
+ "\nz : " + String.format("%.3f", Math.cos(mV[1])*Math.sin(mV[2]-Math.PI/2))
이와 마찬가지로 Back(Z-)의 벡터는 roll값에 PI/2의 값을 빼주었다.
이렇게 하지 않는다면, z값이 1이 나와야할 경우에 0이 나오거나 항상 양수값만 나오는 경우가 발생한다.
코드를 대충 짰기 때문에 x, y, z가 순방향이 아닐것이다. 사용할거라면 직접 고치기 바란다.
GitHub : https://github.com/pchan1401-ICIL/GetOrientation.git