Con quay hồi chuyển 3 chiều được ứng dụng ra sao trên smartphone?
Bạn đã bao giờ thắc mắc khi gặp thuật ngữ “con quay hồi chuyển 3 chiều” (gyroscope) trong thông số kĩ thuật của rất nhiều thiết bị di động hay chưa? Hãy cùng 24hStore tìm hiểu về những đặc điểm, nguyên lí hoạt động và ứng dụng của con quay hồi chuyển trong các thiết bị di động thông minh hiện nay bạn nhé!
1. Con quay hồi chuyển là gì?
Bạn đã bao giờ tận mắt thấy một con quay hồi chuyển 3 chiều chưa? Chắc hẳn bạn cũng sẽ có cảm giác bối rối khi lần đầu nhìn thấy những chuyển động của nó, vì cách mà nó chuyển động trông như đang chống lại các định nghĩa về trọng lực vậy. Những chuyển động đặc biệt này của con quay hồi chuyển giúp nó đóng vai trò rất quan trọng trong thực tế - được tích hợp vào những thứ đơn giản như xe đạp cho đến những thiết bị phức tạp như hệ thống dẫn đường tiên tiến trên tàu con thoi.
Theo định nghĩa vật lí, con quay hồi chuyển 3 chiều là một thiết bị được tạo ra dựa trên các nguyên tắc bảo toàn mô men động lượng nhằm đo đạc và duy trì phương hướng. Trên thực tế, con quay cơ học bao gồm một bánh xe hay đĩa quay với các trục quay tự do được sắp xếp theo mọi hướng. Phương hướng quay thay đổi nhiều hay ít phụ thuộc vào mô men xoắn bên ngoài chứ không phụ thuộc chủ yếu vào vận tốc con quay mà bỏ qua mô men động lượng lớn. Cũng bởi mô men xoắn được tối thiểu hóa bởi việc gắn kết thiết bị trong các khớp vạn năng (tức gimbal), hướng quay của nó được duy trì gần như cố định so với bất kỳ chuyển động nào của vật thể nó đang tựa lên.
2. Nguyên lí hoạt động - ứng dụng của con quay hồi chuyển:
Con quay hồi chuyển 3 chiều được nhận dạng đặc trưng bởi một số ứng xử như tiến động và chương động. Nếu đã từng trải nghiệm các loại đồ chơi ứng dụng con quay hồi chuyển, cụ thể là Yo-yo, con quay,… chẳng hạn, chắc hẳn bạn sẽ cảm thấy hứng thú khi biết nó có thể dễ dàng giữ thăng bằng thậm chí trên dây hoặc trên ngón tay, chống lại trọng lực mà chuyển động quanh trục quay một cách rất lạ.
2.1. Ứng dụng của con quay hồi chuyển trong trò đánh quay (miền Bắc còn gọi là Cù):
Đánh quay, tuỳ theo vùng miền còn gọi là đánh cù hoặc đánh gụ hay dụ, vốn là một trò chơi dân gian phổ biến ở hầu hết mọi vùng quê Việt Nam. Con quay thường được chế tác bằng gỗ tốt (cụ thể là gỗ xoan hoặc bất cứ loại gỗ nào dễ đẽo gọt), độ bền cao. Con quay có cấu tạo 3 phần: thân con quay, đinh quay và mấu để quấn dây. Dây quay luôn được làm từ sợi bện, dây đay, dây len, dây gai hoặc dây bằng vật liệu tổng hợp...có độ bền cao như con quay để dễ dàng bảo quản sử dụng nhiều lần; chiều dài và kích thước của dây quay phải phù hợp với sải tay người chơi cũng như kích thước của mỗi con quay. Cách chơi khá đơn giản: chúng ta quấn chặt dây quay vào con quay bắt đầu từ điểm mấu quấn dây tiếp xúc với thân quay, quấn nhiều vòng rộng dần. Người chơi giữ chặt hoặc quấn vào ngón tay đầu dây còn lại để bổ con quay, nghĩa là thả cho con quay văng ra, kết hợp với lực giật đầu dây đang giữ sẽ khiến con quay quay được nhiều vòng hơn. Luật chơi truyền thống trò đánh quay cũng cực kỳ đơn giản, những người tham gia nghe hiệu lệnh bắt đầu cùng bổ con quay xuống mặt sân, con quay của ai quay liên tục lâu nhất thì được coi là thắng cuộc. Dĩ nhiên còn có một số luật chơi khác ở nhiều nơi khác, dành cho những người quen tay hơn.
2.2. Ứng dụng vào các thiết bị di động thông minh:
Con quay hồi chuyển 3 chiều được sử dụng kết hợp cùng gia tốc kế trong các thiết bị di động hiện đại bán ra trên thị trường ngày nay, đặc biệt là trên các loại điện thoại thông minh và máy tính bảng. Gia tốc kế đóng vai trò hỗ trợ việc tính toán gia tốc tuyến tính tương đối so với khung tham chiếu trong hệ qui chiếu (tức frame of reference), để thiết bị có thể phát hiện bạn đang đặt chúng nằm ngang hay nằm dọc, từ đó linh hoạt tự động điều chỉnh khung hình thành chế độ portrait hoặc landscape, có thể áp dụng vào các trò chơi như đua xe hoặc các trò chơi xây dựng tương tác ảo.
Vậy vai trò của con quay hồi chuyển nằm ở đâu?
Trên thực tế, gia tốc kế chỉ có thể đo được gia tốc tuyến tính của mỗi thiết bị, trong khi con quay hồi chuyển 3 chiều có thể nhận biết cả phương hướng của thiết bị. Cụ thể, hệ thống có thể dễ dàng ghi nhận những chuyển động vật thể theo cả phương ngang và phương thẳng đứng. Đó là lý do con quay hồi chuyển được ứng dụng trong rất nhiều các phần mềm cần đến khả năng điều hướng đa dạng, đặc biệt là đối với hầu hết các ứng dụng game ngày nay. Đơn cử như trong một game hành động bắn súng được chơi trên thiết bị có tích hợp gia tốc kế, chúng ta có thể điều khiển nhân vật tăng tốc bằng cách nghiêng thiết bị về phía trước, hoặc khiến cho nhân vật đó dừng lại bằng cách lật thiết bị ra sau. Tuy nhiên nếu không có con quay hồi chuyển hoặc thiết bị của bạn không được tích hợp con quay hồi chuyển, trường hợp này bạn phải sử dụng 4 phím điều hướng cảm ứng như trên các game console để điều chỉnh hướng chạy của nhân vật, điều này hết sức phiền toái, vì dĩ nhiên các phím cảm ứng không thể nhạy và dễ điều khiển với tốc độ nhanh như phím cứng trên tay cầm. Nhờ con quay hồi chuyển 3 chiều, nhân viên lập trình có thể giúp bạn điều khiển nhân vật chuyển hướng di chuyển bằng cách nghiêng thiết bị theo bất kỳ hướng mong muốn nào một cách hết sức đơn giản, nhờ đó người chơi có thể rảnh tay thực hiện hàng loạt các thao tác cùng lúc khác như kéo thả, hoặc chọn chế độ bắn.
Chuyện dĩ nhiên là, đối với các thiết bị di động, chúng ta không thể tích hợp nguyên khối con quay hồi chuyển cơ học vào, thay vào đó, các chuyên gia sẽ dùng một loại thiết bị gọi là MEMS (tên gốc là Micro Electro Mechanical System – Hệ thống vi cơ điện tử), tương tự như chuỗi system-on-chip rất phổ biến ngày nay, mô phỏng chính xác tất cả hoạt động của các thiết bị cơ học chỉ thông qua một con chip nhỏ gọn duy nhất, với kích cỡ chỉ vài micromet. Con quay MEMS có thể được tìm thấy trên các thiết bị sử dụng điện, laser vòng trạng thái rắn, nâng cấp lên thành con quay sợi quang học, và con quay lượng tử siêu nhạy.
Nói riêng về iPhone, trước đây với các dòng iPhone 2G, chúng ta cũng có thể chơi đua xe kiểu cầm máy xoay xoay lắc lắc các phía, tuy nhiên nó sử dụng gia tốc kế đơn thuần (tức accelerometer). Con quay hồi chuyển 3 chiều chỉ được nhà Táo tích hợp vào các sản phẩm điện thoại di động của mình sớm nhất ở dòng iPhone 4, sau đó lần lượt đến các thiết bị Android cũng được tích hợp con quay hồi chuyển sau khi Google ra mắt sản phẩm Nexus S chạy Android 2.3.
Bạn đã chán sử dụng những chiếc điện thoại chỉ dùng để nhắn tin hoặc tích hợp công nghệ gia tốc đơn thuần? Tại 24hStore đang có sẵn các dòng iPhone cũ với mức giá rẻ nhất thị trường Việt Nam, chế độ bảo hành 10 NĂM đảm bảo độ bền lâu dài của sản phẩm – nếu cảm thấy hứng thú, hãy nhấc máy ngay và gọi đến Hotline 1900.0351 để đặt mua một chiếc smartphone có thích hợp công nghệ con quay hồi chuyển ngay và liền bạn nhé!
