Датчики в мобильных телефонах – революция «сверху»

История вопроса

Представление о мобильном телефоне лишь как о средстве связи стремительно устаревает по мере обрастания современных трубок всевозможными функциями. Жесточайшая конкуренция между компаниями-производителями вынуждает последних искать все новые и новые пути привлечения внимания пользователей. В числе наиболее популярных маркетинговых ходов среди производителей выступает продвижение какой-либо новой функции, ставка на нее в ходе рекламной кампании в надежде заинтересовать публику. Между тем далеко не всегда у компаний получаются подобные революции "сверху", телекоммуникационный рынок знает достаточно примеров, в частности, поддержка "закрытых" аудиоформатов ведущими медиакорпорациями (Sony, например) и их дальнейший проигрыш стихийно распространившемуся формату МР3. Если говорить о мобильной индустрии, то здесь показателен пример со сканерами отпечатков пальцев в сотовых телефонах. Компании-производители начали выпускать подобные аппараты с 2004 года, но до сих пор эти телефоны не вызвали особого расположения пользователей. Интересно, что примерно в это же время в мобильных телефонах (мы не рассматриваем рынок КПК и коммуникаторов, понятно, что там подобная функциональность была не в новинку) стали появляться всевозможные датчики - освещения, движения и т.д. Первоначально они также не вызвали особого интереса у мобильной публики. Причем, если датчики освещения и расположения (назначение последних - блокировать сенсорный экран при разговоре во избежание случайного касания) не являлись откровением для пользователей, то с акселерометрами складывалась другая картина. Начнем с того, что само понятие "акселерометр" означает измеритель ускорения; естественно, что вначале датчики движения никак не были связаны с мобильной индустрией. Наряду с прочими датчиками широкие возможности по внедрению акселерометров в массовые продукты появились лишь в 90-х годах ХХ века, с развитием так называемой MEMS - технологии микроэлектромеханических систем (Micro-Electro Mechanical Systems). Интересно, что первые датчики движения нашли применение в автомобильной промышленности - именно они отвечают за выпуск подушек безопасности в случае столкновения. В телекоммуникационной индустрии широкую известность MEMS-датчикам движения принесла культовая игровая консоль Wii, вернее, ее контроллер Wii Remote. Акселерометр, установленный здесь, определяет положение контроллера в пространстве по трем осям координат, это позволяет управлять приставкой довольно необычным способом - размахивая руками. Впоследствии почин Wii по использованию MEMS-акселерометров был подхвачен множеством других компаний, среди которых оказались и производители мобильных телефонов.

Первое поколение акселерометров в мобильных телефонах

Достаточно прямолинейной калькой с Wii стали разработки рядом компаний-производителей мобильных телефонов продуктов, в которых акселерометр отвечал в основном за позиционирование в играх. Такого рода продуктом стал первый мобильный телефон на российском рынке с датчиком ускорения - раскладушка Samsung E750. Здесь акселерометр служил для управления телефоном в играх - наклоняя аппарат в нужную сторону, можно было добиться требуемого действия на экране мобильного телефона. В другом мобильном телефоне, подготовленном той же Samsung, модели SCH-S310 - акселерометр предназначался для набора телефонного номера в воздухе, при помощи пассов руками. Как видно, первоначальные методы использования возможностей датчиков движения не носили массового характера, в связи с чем акселерометры продолжали оставаться нишевыми устройствами и всего лишь приятным дополнением к основной функциональности телефонов. Одним из немногих исключений того времени стал "мультимедийный компьютер" Nokia N91, появившийся на рынке в 2005 году. Данный аппарат выделялся среди остальных смартфонов по многим параметрам, в частности, из-за наличия встроенного жесткого диска. Как и в случае с жесткими дисками для ПК, здесь акселерометр играл защитную функцию и служил для отключения диска при падении. К сожалению, массовым данный продукт так и не стал, да и встроенные жесткие диски в мобильных телефонах очень скоро уступили место флэш-драйвам, для которых не требовалась столь совершенная система защиты с использованием акселерометров. Дальнейшим развитием функциональности продуктов со встроенными датчиками движения стали разнообразные шагомеры в спортивных и позиционируемых в качестве спортивных мобильных телефонах. Речь идет о моделях Nokia 5500 Sport и Sony Ericsson W710i. Еще раньше свои решения демонстрировала компания Pantech, однако на российском рынке они не появились (модель Pantech PG-6200, также оснащенная датчиком движения, была продуктом несколько иного плана). Если модель Sony Ericsson была примечательна исключительно своим шагомером, то аппарат от Nokia представлял собой куда более интересный продукт. Достаточно сказать, что здесь акселерометр использовался не только в качестве шагомера, но и для управления музыкальным плеером. Причем осуществлялось оно не размахиванием туда-сюда, а похлопыванием по корпусу (tapping). Таким образом можно было перемотать композицию, остановить проигрывание, зачитать SMS (поскольку телефон обладал возможностью голосового управления) и т.д. Впоследствии идея управления музыкальным плеером с помощью акселерометра превратилась в едва ли не основную для компаний-производителей. Под разными соусами подобные решения представили, пожалуй, все ведущие вендоры. Из наиболее свежих примеров можно вспомнить функцию Shake control в телефонах Sony Ericsson Walkman - таких, как, например, прошлогодний музыкальный слайдер Sony Ericsson W910i.

Текущее поколение датчиков движения в мобильных телефонах

Сегодня, как вы понимаете, возможностей для реализации потенциала встроенных акселерометров мобильных телефонов гораздо больше. Одним из основных применений датчика движения сегодня является смена ориентации дисплея с альбомного на ландшафтный при повороте телефона. Этим достигается большее удобство при web-серфинге (просматривать интернет-странички в нормальной горизонтальной ориентации комфортнее), а также воспроизведении мультимедийных файлов или чтении. Примерами таких устройств являются iPhone от Apple, а также большинство современных коммуникаторов и имиджевых сенсорных телефонов, таких как, например, новый 8-мегапиксельный камерофон LG KC910 Renoir. Интересно, что данный тренд характерен не только для рынка мобильных телефонов, но и для смежного сегмента МР3-плееров. Так, обновленный плеер iPod nano 4G также обзавелся данной функцией, как и некоторые мультимедийные плееры до него. Далее, перспективным направлением в дальнейшем развитии датчиков движения в мобильных телефонах являются разнообразные жесты и действия с аппаратом, которые задействуют возможности акселерометра. Достаточно вспомнить примеры таких телефонов, как Nokia 8800 Arte и Samsung i900 WiTu, в которых путем переворачивания достигается приглушение звука входящего звонка либо изменение профиля на бесшумный. Любопытная особенность использования датчика движения была реализована в коммуникаторе HTC X7500 Advantage. Здесь акселерометр служил для работы функции VueFLO, позволявшей управлять браузером при помощи отклонений аппарата. В зависимости от наклона (вверх или вниз) страница могла прокручиваться вверх или вниз, аналогично можно было задействовать горизонтальную прокрутку. Имела значение и скорость прокрутки - чем резче было отклонение аппарата, тем быстрее можно было пролистать страницу. Ну а завтрашний день датчиков движения, по всей видимости, связан с камерами мобильных телефонов. Известно, что качество получаемых ими снимков существенно ниже ввиду смазывания картинки, "шевеленки", дрожания. Вполне возможно, что на рынке станет появляться все больше и больше аппаратов с системой стабилизации изображения (первым на отечественном рынке стал телефон LG KE990 Viewty), в которых ведущую роль будет играть датчик-гироскоп. Причем подобные системы были разработаны уже несколько лет назад, а используемые в них MEMS-решения были, к тому же, существенно компактнее, нежели их пьезо-аналоги.

Итоги

Датчики движения, датчики освещения, датчики расстояния - появление всех этих новшеств в современных мобильных телефонах было продиктовано в первую очередь желанием компаний-производителей продемонстрировать свои возможности, утвердиться в качестве технологических лидеров отрасли. Однако если датчики освещения и расстояния (proximity sensor) оказывались действительно востребованы пользователями, например, карманных компьютеров и коммуникаторов (сенсорные экраны большой диагонали требовали свежих идей по экономии энергии, а также повышения эргономики при совершении звонков - ведь случайные нажатия активного экрана в процессе разговора могли доставить немало хлопот пользователям), то акселерометры до поры до времени продолжали оставаться очередной маркетинговой блажью. Возможность задействования датчика движения в играх, в качестве шагомера и т.п. не впечатляла, решение оставалось нишевым, в большинстве случаев бесполезным для пользователей. Тем не менее, со временем возникли определенные условия, в которых применение акселерометров могло бы стать востребованным. С появлением большого количества сенсорных устройств, в частности, ряда смартфонов и коммуникаторов с широкоформатным дисплеем (Nokia 5800 XpressMusic, iPhone и проч.), а также развитием мобильного интернета у многих возникает необходимость в достаточно частой смене ориентации дисплея устройства с альбомной на ландшафтную. Далее, поиск новых решений в области эргономики современных мобильных телефонов приводит к появлению разнообразных способов управления аппаратами без использования клавиатуры либо других элементов управления на корпусе, за счет датчиков движения. Встряхивание телефона либо постукивание его корпуса при смене композиций, разнообразные жесты, такие как изменение профиля при переворачивании аппарата - все это пока только формирует у современных мобильных пользователей привычку, подготавливает почву для массового внедрения акселерометров в сотовые телефоны, которое наверняка произойдет в ближайшие пару лет. Вслед за этим продолжают появляться все новые идеи по применению датчиков в мобильных телефонах. Из наиболее интересных и перспективных следует отметить использование встроенных гироскопов, в частности, для стабилизации изображения, получаемого с помощью встроенных камер мобильных телефонов. Ведь, как известно, чувствительность таких камер в большинстве случаев является неудовлетворительной, а стабилизация позволит существенно сократить количество смазанных снимков. Безусловно, найдутся и другие варианты применения всех этих датчиков в мобильной индустрии. Важно другое - из насаждаемых "сверху" технологий они постепенно превращаются в обыденное явление. Пока еще потребитель не распробовал все возможности тех же самых акселерометров, да и производители еще не смогли предложить пользователям какие-либо новые функции с использованием датчиков. Однако определенный задел уже есть, значительная часть новых мобильных телефонов и смартфонов среднего и высокого ценового диапазона ведущих производителей, таких как Nokia и Sony Ericsson, оснащена подобными акселерометрами. Подтягиваются и разработчики соответствующего программного обеспечения, которое позволит владельцам активнее использовать возможности своих телефонов (правда, сейчас речь идет об играх, не более того). Наконец, растущий как на дрожжах рынок MEMS позволит обеспечить производителей перспективными аппаратными решениями. И в таком случае, возможно, уже 2009 год станет переломным в отношении встраиваемых в мобильные телефоны датчиков.