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私たちはセンサーに守られている!

普段何気なく使っているスマホは、本当に最先端技術の塊なわけです。こんな小さな箱の中におよそ6つから、それ以上の小さな機械が詰め込まれているんですから。特に凄いのが、多様な「センサー」です。ただ、そもそもスマホにはどんなセンサーが搭載されてて、それぞれがどんな役割をしているのか知っていますか?

どうやってスマホはフィットネストラッカーのように私たちの歩数を計測してるのでしょう? GPSはインターネットのデータを使うのでしょうか? 次買う端末にはどのセンサーが入っていた方が良いのでしょう?

お答えしましょう!


加速度計


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加速度計には、フィットネストラッカーにも搭載されている座標軸型のモーションセンサーが使われています。だから、専用の別端末を用意しなくても、スマホが私たちの歩数を計測できるんですね。

合わせてこのセンサーが、端末がどちらの方角を向いているのかまで教えてくれるため、今後ARアプリが増えてくることでますます重要になってくるであろう機能とも言えます。

ちなみにですが、加速度計は、運転中にSnapchatの中の地図上に表示されるおもちゃみたいな車の絵文字みたいに、運転中の速度を観測ることもできるんですよ?
もちろんSnapchat以外のアプリでもです。まぁ、「加速度計」というくらいですから、当たり前ですが。

このセンサー自身も、速度によって圧力を感じられる微小な結晶構造を含むほかのセンサーからできています。加速度計が、その結晶から送られてくる電圧を組み替え、どれくらいの速度で、どちらの方角を向いて私たちのスマホが動いているのかをとらえてくれるんです。


ジャイロスコープ


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ジャイロスコープは、スマホがどんな姿勢(角度)を維持しているのかを感知することで、加速度計の精度をさらに向上させてくれます。これにより、よりクオリティーの高い360度写真や動画が撮影できるということです。

また、スマホでレースゲームをプレイしている時、スクリーンを傾けますよね? この場合、座標上の空間を動いているわけではなく、手元の角度を変えているだけですので、加速度計ではなく、ジャイロスコープの方がこの動きを認識してくれているんです。

もちろん、ジャイロスコープはスマホに限ったことではありません。例えば、高度と機体の体勢を認識する飛行機の高度計や、カメラのスタビライザーの機能にも使われます。

スマホの中のジャイロスコープは、古い飛行機などで見られるような従来の機構と異なり、ウィールとジンバルは使いません。代わりに、スマホの電子板にも収まるよう設計された新規格のジャイロスコープ「MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)」なんです。

初めてMEMSジャイロスコープが大成功を納めたのは2010年にiPhone 4が出た時です。当時、本体の微妙な動きや角度を認識することができる携帯電話というのは大変希少だったんですよ。まぁ、今では当たり前になっていますがね。


磁力計(コンパス)


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スマホの位置情報を観測するのに必要な「センサー3銃士」の最後のキャラが磁力計です。磁力計が磁場を観測し、スマホへの電圧を変えることで、どちらが北なのかを教えてくれます。例えば地図アプリなどで、コンパスが表示されることってありますよね?あれが、コンパスモードのことで、これでどの方角へ向かえばいいのかがわかるのです。

磁力計は金属探知機にも使われていますね。だから、たまにスマホの金属探知機アプリとかもあったりするわけで。

しかし実は、このセンサー単体だと地図アプリの中では機能しません。スマホの加速度計とGPSから送られるデータと一緒になってようやく、今自分が地球上のどこにいて、どちらの方角を向いているのかを教えてくれるようになるんです。


GPS


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GPS。またの名を「Global Positioning System」。もう、GPSさんがいないと始まりません。いたるところで迷いまくりです。

スマホの中のGPS機は、宇宙にある人工衛星から、今私たちが地球上のどこに立っているのかをピンポイントで指し示してくれます。実は、スマホのインターネットデータは使っていないってこと知っていましたか?だから、たまに電波の入っていないところでも現在地を確認できる時があるでしょ?(まぁ地図イメージの方は読み込みができていなくて何も見えませんが...)

このGPS機が複数の衛星と繋がっていて、それら複数の衛星のアングルから得られるデータを元に見事に私たちの正確な居場所を計算してくれているんです。屋内にいたり、厚い雲に隠れていたりすると、この精度は下がってしまいます。

確かにGPSはデータを使いませんが、
衛星と繋がるための通信と計算のためにバッテリーは結構使ってしまいます...。スマホの省電力モードがGPSをオフにするよう薦めてくるのはそのためです。あと、GPSが搭載されていないスマートウォッチが多いのもこれが理由ですね。

スマホに電波を飛ばしてくれている電波塔からの距離でもざっくりは計測することができるため、このGPSだけが、位置情報を認識するための唯一の方法というわけではありません。ただ、本気でナビが必要な時には話にならないでしょうね。あと、現在のスマホの中のGPS機はGPS信号を他のデータ情報(電波強度など)と連携して、より精度の高い位置情報を得ることができるようにまでなっているんですよ。


そのほか選りすぐりのセンサーたち


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これら4つのセンサーに比べれば重要度は低いかもしれませんが、スマホの中にはほかにもまだたくさんセンサーが搭載されています。例えば、iPhoneを含む、ほとんどのスマホには空気圧を測る気圧計が搭載されていますし、電話がかかってきて耳元に近づけると自動で液晶を消してくれる近接センサー、暗さを認識して自動で画面の明るさを調節してくれる周囲光センサーなどなど。

スマホの中のほかのパーツと同様に、これらのセンサーは日々小型化が進み、頭も良くなっていますし、電力消費量もかなり抑えられてきています。今のものと5年前のスマホ両方がGPSを搭載しているからといって、同じくらい正確かどうかはわかりませんよ。そこにソフトウェアの調整と最適化も加わってきますし。

これらのセンサーの情報は普段の端末のスペック表には掲載されていませんが、精度の違いは定期的に新しいモデルに買い換える十分な理由にはなるんじゃないですかね。だって、迷ってよく知らないところに着いてたとか、嫌でしょ?


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David Nield - Gizmodo US[原文]
(Doga)