說文解字第23課：姿態感應器Orientation Sensor

當我們使用即時通訊App加入好友時，可以透過搖一搖手機的方式與朋友配對，難不成手機裡住著小精靈，會感應到手機搖晃的情況？當然不是。

先瞭解六軸姿態是什麼

相信沒有人會認真以為手機裡著小精靈，不過話說回來，手機又是怎麼感應運動情況的呢，在回答這個問題之前，我們要先瞭解常常聽到的「六軸姿態」、「六軸感應」中的六軸是如何定義。

為了要描述物體在空間中的位置，在數學上我們習慣使用三維直角座標，這種系統具有3組彼此互相正交的座標軸，如下面的附圖所示，3組座標軸的代號分別是X、Y、Z。其中X與Y軸分別代表平面上的前後與左右，Z軸則是高低，我們只要指出物體的座標，就能知道它的位置。

而物體在空間中移動的速度與加速度，也能利用座標描述情況，例如以時速5公里沿著X軸移動，如此一來我們就可以知道移動的方向與速度。但是如果不是沿著軸的方向移動，這樣要怎麼描述呢？這時候只要將移動的情況拆分為3組分量，分別計算沿著X、Y、Z軸方向移動的速度就可以了，例如往斜上的方式移動，就可以將它拆分為往前與往上的2組分量，並在計算時將其合成、還原為斜上方向即可。

至於轉動部分，也是以X、Y、Z軸的方式描述，看物體是繞著哪個座標軸旋轉。以烤肉串來形容，就會好懂許多，如果肉串像沙威瑪一樣直立旋轉的話，我們就會說它沿著Z軸旋轉。當物體同時沿多個軸向旋轉的話，也只需將它拆成3組分量描述即可。

如果上述內容太過深奧，讓讀者有看沒有懂的話，不妨將座標系統想像為1架飛機，機身的前後方向就是X軸，機翼展開的左右方向則是Y軸，至於上下方向就是Z軸。

在移動部分，飛機的前進、後退就是沿X軸移動，左、右平移則是沿Y軸移動，上升與下降就是沿Z軸移動。至於轉動部分，機身的滾轉是沿X軸轉動，機首的偏航是沿Y軸轉動，俯仰角度的改變則是沿Z軸轉動。

有了這些座標系統後，我們就能透過3軸移動與3軸轉動的數據，描述物體在空間中的移動，由於移動與轉動分別使用3個座標軸來描述，因此總體就稱為六軸姿態。

透過晶片偵測手機姿態

在智慧型手機或其他電子裝置上偵測六軸姿態，主要是透過微機電加速規與陀螺儀等晶片來達成，加速規的功能是測量移動的加速度，而陀螺儀則是測量轉動的角加速度。

不同於傳統採用機械式結構的設計，微機電加速規與陀螺儀則是採用電子方式進行測量，這類晶片中包含會隨移動、轉動產生微小偏移的細小元件，當這些元件偏移的時候，最在晶片內部產生微小的電容變化，只要偵測這些變化就能推算出加速度與角加速度，發揮加速規與陀螺儀測量移動與轉動的功能。

有了姿態感應器之後，系統就能知道使用者是否搖動、轉動手機，例如Line的「搖一搖、加好友」，或是遊戲的體感控制，都是利用姿態感應器來達成的功能。

例如任天堂Wii以及Sony PlayStation 3、PlayStation 4的控制器，也都內建姿態感應器，因此可以用於操作體感遊戲。以棒球打擊為例來說明，遊戲開發者可以在開發過程中，事先測量各種揮棒方式下，每個座標軸加速度與角加速度的變化情況，在實際遊玩時，程式就可以將玩家揮棒的情況，轉換成六軸姿態的參數，計算出揮棒的角度與力道，並將成果呈現於遊戲中，讓遊戲更加刺激有趣。

說文解字使用範例：

O：智慧型手機中的姿態感應器能夠偵測手機的移動和旋轉，可以應用於操控遊戲。

X：把姿態感應器裝在坐姿不端正的人身上，就能校正姿勢。