Usa la API de Sensor genérico para obtener acceso a los sensores integrados en el dispositivo, como acelerómetros, giroscopios y magnetómetros.
Hoy en día, los datos de sensores se usan en muchas aplicaciones específicas de la plataforma para habilitar videojuegos envolventes, seguimiento del estado físico y realidad virtual o aumentada. ¿No sería genial cerrar la brecha entre las aplicaciones web y las específicas de la plataforma? Ingresa el API de Sensor genérico para la Web
¿Qué es la API de Generic Sensor?
La API de Generic Sensor es un conjunto de interfaces que exponen
sensores a la plataforma web. La API consta de la interfaz base Sensor y un conjunto de clases de sensores concretas compiladas en la parte superior. Tener una interfaz base simplifica el proceso de implementación y especificación de las clases de sensores concretas. Por ejemplo, observa la clase Gyroscope. Es muy pequeño. El
la funcionalidad principal se especifica con la interfaz base y Gyroscope simplemente la extiende con tres
atributos que representan la velocidad angular.
Algunas clases de sensores interactúan con sensores de hardware reales, como, por ejemplo, el acelerómetro o
de giroscopio. Estos se denominan sensores de bajo nivel. Otros sensores, denominados sensores de fusión, combinan datos de varios sensores de bajo nivel para exponer información que, de otro modo, una secuencia de comandos tendría que calcular. Por ejemplo, el
Sensor AbsoluteOrientation
proporciona una matriz de rotación de cuatro por cuatro lista para usar basada en los datos obtenidos del
acelerómetro, giroscopio y magnetómetro.
Es posible que pienses que la plataforma web ya proporciona datos de sensores, y tienes toda la razón. Por ejemplo, los eventos DeviceMotion y DeviceOrientation exponen datos del sensor de movimiento. Entonces, ¿por qué necesitamos una API nueva?
En comparación con las interfaces existentes, la API de Generic Sensor proporciona una gran cantidad de ventajas:
- La API de Sensor genérico es un framework de sensores que se puede extender fácilmente con nuevas clases de sensores, y cada una de estas clases mantendrá la interfaz genérica. El código del cliente escrito para un tipo de sensor puede reutilizarse en otro con muy pocas modificaciones.
- Puedes configurar el sensor. Por ejemplo, puedes establecer la frecuencia de muestreo adecuada para las necesidades de tu aplicación.
- Puedes detectar si un sensor está disponible en la plataforma.
- Las lecturas de los sensores tienen marcas de tiempo de alta precisión, lo que permite una mejor sincronización con otras actividades de tu aplicación.
- Los modelos de datos de los sensores y los sistemas de coordenadas están claramente definidos, lo que permite a los proveedores de navegadores implementar soluciones interoperables.
- Las interfaces basadas en sensores genéricos no están vinculadas al DOM (es decir, no son objetos
navigatorniwindow), lo que abre oportunidades futuras para usar la API dentro de los trabajadores de servicio o implementarla en entornos de ejecución de JavaScript sin cabeza, como dispositivos incorporados. - Los aspectos de seguridad y privacidad son la prioridad principal para el sensor genérico y brinda una seguridad mucho mejor en comparación con las APIs de sensores más antiguas. Hay integración con la API de Permissions.
- La sincronización automática con coordenadas de pantalla está disponible para
Accelerometer,Gyroscope,LinearAccelerationSensor,AbsoluteOrientationSensor,RelativeOrientationSensoryMagnetometer.
APIs de sensores genéricos disponibles
En el momento de escribir este artículo, hay varios sensores con los que puedes experimentar.
Sensores de movimiento:
AccelerometerGyroscopeLinearAccelerationSensorAbsoluteOrientationSensorRelativeOrientationSensorGravitySensor
Sensores ambientales:
AmbientLightSensor(detrás de la marca#enable-generic-sensor-extra-classesen Chromium)Magnetometer(detrás de la marca#enable-generic-sensor-extra-classesen Chromium).
Detección de funciones
La detección de funciones de las APIs de hardware es complicada, ya que debes detectar si el navegador
admita la interfaz en cuestión y si el dispositivo cuenta con el sensor correspondiente. Comprobar si el navegador admite una interfaz es sencillo. (Reemplaza Accelerometer por cualquiera de
las otras interfaces mencionadas anteriormente).
if ('Accelerometer' in window) {
// The `Accelerometer` interface is supported by the browser.
// Does the device have an accelerometer, though?
}
Para obtener un resultado de detección de características realmente significativo, también debes intentar conectarte al sensor. En este ejemplo, se muestra cómo hacerlo.
let accelerometer = null;
try {
accelerometer = new Accelerometer({ frequency: 10 });
accelerometer.onerror = (event) => {
// Handle runtime errors.
if (event.error.name === 'NotAllowedError') {
console.log('Permission to access sensor was denied.');
} else if (event.error.name === 'NotReadableError') {
console.log('Cannot connect to the sensor.');
}
};
accelerometer.onreading = (e) => {
console.log(e);
};
accelerometer.start();
} catch (error) {
// Handle construction errors.
if (error.name === 'SecurityError') {
console.log('Sensor construction was blocked by the Permissions Policy.');
} else if (error.name === 'ReferenceError') {
console.log('Sensor is not supported by the User Agent.');
} else {
throw error;
}
}
Polyfill
Para los navegadores que no admiten la API de Generic Sensor, una polyfill está disponible. El polyfill te permite cargar solo las implementaciones de sensores relevantes.
// Import the objects you need.
import { Gyroscope, AbsoluteOrientationSensor } from './src/motion-sensors.js';
// And they're ready for use!
const gyroscope = new Gyroscope({ frequency: 15 });
const orientation = new AbsoluteOrientationSensor({ frequency: 60 });
¿Qué son todos estos sensores? ¿Cómo puedo usarlas?
Los sensores son un área que podría necesitar una breve introducción. Si estás familiarizado con los sensores, puedes ve directamente a la sección práctica de programación. De lo contrario, veamos cada sensor compatible en detalle.
Acelerómetro y sensor de aceleración lineal
El sensor Accelerometer
mide la aceleración de un dispositivo que aloja el sensor en tres ejes (X, Y y Z). Este sensor es un sensor inercial, lo que significa que, cuando el dispositivo está en caída libre lineal, la aceleración total medida sería de 0 m/s2 y, cuando un dispositivo está plano sobre una mesa, la aceleración en dirección hacia arriba (eje Z) será igual a la gravedad de la Tierra, es decir, g ≈ +9.8 m/s2, ya que mide la fuerza de la mesa que empuja el dispositivo hacia arriba. Si empujas el dispositivo hacia la derecha, la aceleración en el eje X será positiva o negativa si el dispositivo se acelera de la derecha hacia la izquierda.
Los acelerómetros se pueden usar para cosas como recuentos de pasos, detección de movimiento o dispositivos simples. orientación. Muy a menudo, las mediciones del acelerómetro se combinan con datos de otras fuentes para crear sensores de fusión, como sensores de orientación.
El
LinearAccelerationSensor
mide la aceleración que se aplica al dispositivo que aloja el sensor, sin incluir la contribución
de la gravedad. Cuando un dispositivo está en reposo, por ejemplo, apoyado sobre una mesa, el sensor medirá
≈ 0 m/s2 de aceleración en tres ejes
Sensor de gravedad
Los usuarios ya pueden derivar manualmente lecturas cercanas a las de un sensor de gravedad mediante
Inspeccionar manualmente las lecturas de Accelerometer y LinearAccelerometer, pero esto puede ser complicado
y dependen de la exactitud de los valores proporcionados por esos sensores. Las plataformas como Android pueden
proporcionan lecturas de gravedad como parte del sistema operativo, lo que debería ser más económico en términos de
datos, proporcionan valores más exactos en función del hardware del usuario y son más fáciles de usar en
en términos de ergonomía de las APIs. GravitySensor muestra el efecto de la aceleración a lo largo de los ejes X, Y y Z del dispositivo debido a la gravedad.
Giroscopio
El sensor Gyroscope mide la velocidad angular en radianes por segundo alrededor de los ejes X, Y y Z locales del dispositivo. La mayoría de los dispositivos para consumidores tienen giroscopios mecánicos (MEMS), que son sensores inerciales que miden la velocidad de rotación en función de la fuerza de Coriolis inercial. Los giroscopios MEMS son propensos
a la deriva causada por la sensibilidad gravitacional del sensor que deforma la
sistema mecánico interno. Los giroscopios oscilan a frecuencias relativamente altas, p. ej., 10 kHz y, por lo tanto, pueden consumir más energía en comparación con otros sensores.
Sensores de orientación
El AbsoluteOrientationSensor es un sensor de fusión que mide la rotación de un dispositivo en relación con el sistema de coordenadas de la Tierra, mientras que el RelativeOrientationSensor proporciona datos que representan la rotación de un dispositivo que aloja sensores de movimiento en relación con un sistema de coordenadas de referencia estacionario.
Todos los frameworks 3D modernos de JavaScript son compatibles con cuaterniones.
y matrices de rotación para representar la rotación;
Sin embargo, si usas WebGL directamente, el OrientationSensor convenientemente tiene un
Propiedad quaternion
y un
populateMatrix().
Estos son algunos fragmentos:
let torusGeometry = new THREE.TorusGeometry(7, 1.6, 4, 3, 6.3);
let material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x0071c5 });
let torus = new THREE.Mesh(torusGeometry, material);
scene.add(torus);
// Update mesh rotation using quaternion.
const sensorAbs = new AbsoluteOrientationSensor();
sensorAbs.onreading = () => torus.quaternion.fromArray(sensorAbs.quaternion);
sensorAbs.start();
// Update mesh rotation using rotation matrix.
const sensorRel = new RelativeOrientationSensor();
let rotationMatrix = new Float32Array(16);
sensor_rel.onreading = () => {
sensorRel.populateMatrix(rotationMatrix);
torus.matrix.fromArray(rotationMatrix);
};
sensorRel.start();
const mesh = new BABYLON.Mesh.CreateCylinder('mesh', 0.9, 0.3, 0.6, 9, 1, scene);
const sensorRel = new RelativeOrientationSensor({ frequency: 30 });
sensorRel.onreading = () => mesh.rotationQuaternion.FromArray(sensorRel.quaternion);
sensorRel.start();
// Initialize sensor and update model matrix when new reading is available.
let modMatrix = new Float32Array([1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1]);
const sensorAbs = new AbsoluteOrientationSensor({ frequency: 60 });
sensorAbs.onreading = () => sensorAbs.populateMatrix(modMatrix);
sensorAbs.start();
// Somewhere in rendering code, update vertex shader attribute for the model
gl.uniformMatrix4fv(modMatrixAttr, false, modMatrix);
Los sensores de orientación permiten varios casos de uso, como los videojuegos envolventes, aumentados y virtuales la realidad.
Para obtener más información sobre los sensores de movimiento, los casos de uso avanzados y los requisitos, consulta el documento de explicación de los sensores de movimiento.
Sincronización con coordenadas de pantalla
De forma predeterminada, las lecturas de los sensores espaciales se resuelven en un sistema de coordenadas local que está vinculado al dispositivo y que no toma la orientación de la pantalla de servicio predeterminada.
Sin embargo, muchos casos de uso, como los juegos o la realidad virtual y aumentada, requieren que las lecturas de los sensores se resuelvan en un sistema de coordenadas que, en cambio, está vinculado a la orientación de la pantalla.
Anteriormente, era necesario implementar en JavaScript la reasignación de las lecturas del sensor a las coordenadas de la pantalla. Este enfoque es ineficiente y también aumenta significativamente la complejidad del código de la aplicación web, ya que esta debe observar los cambios de orientación de la pantalla y realizar transformaciones de coordenadas para las lecturas del sensor, lo que no es una tarea trivial para los ángulos de Euler ni los cuaterniones.
La API de Generic Sensor proporciona una solución mucho más simple y confiable. El sistema de coordenadas local se puede configurar para todas las clases de sensores espaciales definidas: Accelerometer, Gyroscope, LinearAccelerationSensor, AbsoluteOrientationSensor, RelativeOrientationSensor y Magnetometer. Cuando pasas la opción referenceFrame al constructor de objetos del sensor, el usuario
define si las lecturas devueltas se resolverán en
device o
coordenadas de la pantalla.
// Sensor readings are resolved in the Device coordinate system by default.
// Alternatively, could be RelativeOrientationSensor({referenceFrame: "device"}).
const sensorRelDevice = new RelativeOrientationSensor();
// Sensor readings are resolved in the Screen coordinate system. No manual remapping is required!
const sensorRelScreen = new RelativeOrientationSensor({ referenceFrame: 'screen' });
¡Vamos a programar!
La API de Generic Sensor es muy simple y fácil de usar. La interfaz del sensor
start() y
métodos stop() para controlar el estado del sensor y varias
controladores de eventos para recibir notificaciones sobre la activación de sensores, los errores y las actualizaciones
de lectura. Por lo general, las clases de sensores concretas agregan sus atributos de lectura específicos a la clase base.
Entorno de desarrollo
Durante el desarrollo, podrás usar sensores a través de localhost. Si estás desarrollando
dispositivos móviles, configurar
redirección de puertos
para tu servidor local, ¡y estás listo para roquear!
Cuando tu código esté listo, impleméntalo en un servidor compatible con HTTPS. GitHub Pages se entrega a través de HTTPS, lo que lo convierte en un excelente lugar para compartir tus demos.
Rotación de modelos 3D
En este ejemplo sencillo, usamos los datos de un sensor de orientación absoluta para modificar la rotación.
cuaternión de un modelo 3D. El elemento model es un elemento Three.js
Object3D que tiene una
propiedad quaternion. En el siguiente fragmento de código de la demostración de teléfono de orientación, se ilustra cómo se puede usar el sensor de orientación absoluta para rotar un modelo 3D.
function initSensor() {
sensor = new AbsoluteOrientationSensor({ frequency: 60 });
sensor.onreading = () => model.quaternion.fromArray(sensor.quaternion);
sensor.onerror = (event) => {
if (event.error.name == 'NotReadableError') {
console.log('Sensor is not available.');
}
};
sensor.start();
}
La orientación del dispositivo se reflejará en la rotación model en 3D dentro de la escena de WebGL.
Punchador
El siguiente fragmento de código se extrae de la demo de punchmeter, que ilustra cómo se puede usar el sensor de aceleración lineal para calcular la velocidad máxima de un dispositivo, suponiendo que, en un principio, está inmóvil.
this.maxSpeed = 0;
this.vx = 0;
this.ax = 0;
this.t = 0;
/* … */
this.accel.onreading = () => {
let dt = (this.accel.timestamp - this.t) * 0.001; // In seconds.
this.vx += ((this.accel.x + this.ax) / 2) * dt;
let speed = Math.abs(this.vx);
if (this.maxSpeed < speed) {
this.maxSpeed = speed;
}
this.t = this.accel.timestamp;
this.ax = this.accel.x;
};
La velocidad actual se calcula como una aproximación a la integral de la función de aceleración.
Depuración y anulación de sensores con las Herramientas para desarrolladores de Chrome
En algunos casos, no necesitas un dispositivo físico para usar la API de Generic Sensor. Chrome DevTools tiene una gran compatibilidad para simular la orientación del dispositivo.
Privacidad y seguridad
Las lecturas de los sensores son datos sensibles que pueden estar sujetos a varios ataques de páginas web maliciosas. Las implementaciones de las APIs de sensores genéricos aplican algunas limitaciones para mitigar los posibles riesgos de seguridad y privacidad. Los desarrolladores que deseen utilizar las enumeremos brevemente esta API.
Solo HTTPS
Debido a que la API de Generic Sensor es una función potente, el navegador solo la permite en contextos seguros. En significa que, para usar la API de Generic Sensor, tendrás que acceder a tu página a través de HTTPS. Durante el desarrollo, puedes hacerlo a través de http://localhost, pero para la producción, deberás tener HTTPS en tu servidor. Consulta la colección Seguro y protegido para conocer las prácticas recomendadas y los lineamientos.
Integración de la política de permisos
La integración de la política de permisos en genérico La API de Sensor controla el acceso a los datos de los sensores de una trama.
De forma predeterminada, los objetos Sensor solo se pueden crear dentro de un marco principal o submarcos del mismo origen, lo que evita que los iframes de origen cruzado lean datos de sensores sin autorización. Para modificar este comportamiento predeterminado, habilita o inhabilita de forma explícita las funciones controladas por políticas correspondientes.
El siguiente fragmento ilustra cómo otorgar acceso a los datos del acelerómetro a un iframe de origen cruzado, lo que significa
que ahora se pueden crear objetos Accelerometer o LinearAccelerationSensor allí.
<iframe src="https://third-party.com" allow="accelerometer" />
Se puede suspender la entrega de lecturas de sensores
Solo se puede acceder a las lecturas de los sensores desde una página web visible, es decir, cuando el usuario interactúa con ella. Además, no se proporcionarían datos del sensor al marco superior si el enfoque del usuario cambia a un submarco de origen cruzado. Esto evita que el marco superior infiera la entrada del usuario.
Próximos pasos
Hay un conjunto de clases de sensores ya especificadas que se implementarán en un futuro cercano, como el sensor de luz ambiente o el sensor de proximidad. Sin embargo, gracias a la gran extensibilidad del framework de sensores genéricos, podemos anticipar la aparición de aún más clases nuevas que representen varios tipos de sensores.
Otra área importante para el trabajo futuro es mejorar la propia API de Generic Sensor, la API de Generic La especificación del sensor actualmente es una recomendación candidata, lo que significa que aún hay tiempo para hacer correcciones y aportar nuevas funcionalidades que los desarrolladores necesiten.
¡Tú puedes ayudar!
Las especificaciones del sensor alcanzaron el nivel de madurez de Recomendación candidata, por lo que se agradecen mucho los comentarios de los desarrolladores web y de navegadores. Permítenos sabrás qué atributos serían geniales agregar o si hay algo que quisieras modificar en la API actual.
No dudes en enviar problemas de especificación y errores para la implementación de Chrome.
Recursos
- Proyectos de demostración: https://intel.github.io/generic-sensor-demos/
- Especificación de la API de Sensor genérico: https://w3c.github.io/sensors/
- Problemas de especificación: https://github.com/w3c/sensors/issues
- Lista de distribución del grupo de trabajo del W3C: public-device-apis@w3.org
- Estado de las funciones de Chrome: https://www.chromestatus.com/feature/5698781827825664
- Errores de implementación: http://crbug.com?q=component:Blink>Sensor
Agradecimientos
Joe Medley revisó este artículo, y Kayce Vascos. Hero image de Misko mediante Wikimedia Commons.
