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在很多科幻片中，我们经常看到主角做出一个动作，然后电脑说会回答“Yes，sir!”。不过这样的场景一直以来都被认为是“高科技”，难以民用化，直到2006年底Wii上市的时候，我们才发现动作感应原来这么简单就实现了。经过Wii的“启蒙教育”之后，各种各样的同类产品如雨后春笋般纷纷出现，在SONY的MP3播放器上我们摇一摇就可以实现“选曲功能”，将苹果的iPhone的机身横过来屏幕的内容也会随之旋转90度，罗技的MX Air鼠标可以离开桌面在空中漫舞——所有的一切，你知道都是谁的功劳吗?
后Wii时代的动作感应技术
游戏机应该是什么样子的?100个人的心中可能有100种不同的答案。在2006年底，J1本任天堂公司推出了新一代主机——Wii，几乎所有的人不禁惊呼“原来游戏还可以这么玩!”。Wii的主机在技术上并没有太多先进之处，其最特别的设计在于利用手柄的动作感应功能来完成游戏，仅此一点就让众人领会了动作感应技术的神奇之处。(有兴趣的朋友可以去温习一下本刊2007年2月下刊《寻找快乐之源——任天堂Wii游戏手柄的科技》。)
和Wiimote相比，罗技的MX Air鼠标无疑具有更高的技术含——Wiimote只有一组3轴加速度传感器来感应用户的动作，而MX Air还需要自行判断自己是“漂浮在空中”还是“趴在桌子上”，这就需要另外一组地磁传感器来帮忙。虽然罗技的工程师们没有公开MX Air到底有多少组传感器，但是业界认为最少存在3组(或以上)才能让Mx Air完成在空中的指点功能。虽然Mx Air实现动作感应的代价高昂了不少，但其应用范围和适用程度上却比Wiimote有过之而无不及。
不要以为动作感应技术只能用来“指指点点”，事实上包括SONY、Nokia在内的诸多厂商都在通过加速度传感器、地磁传感器以及光通最传感器等来开发新的应用。例如在SONY的NW-S205 MP3播放器上，用户轻轻摇晃一下它就会选择下一首歌曲；如果把它绑在胳膊上，它还会记录下你的运动频率与节奏，并自动选择相应节奏的歌曲进行播放。
在刚过去的CES 2008消费电子展上面，索尼展出了一款W760i手机，与以往产品最大的不同之处在于它可以侦测手机的(倾角)姿态。利用这个功能可以实现很多有趣的用途——用手机来玩赛车游戏，向左倾斜表示向左转弯，向右倾斜表示右转，向前表示加速……。
当然，这并不是业界首款具有姿态感应功能的产品，在此之前的Nokia N95中也内置了动作以及姿态控制器。在手机、PMP乃至其它手持式设备中内置姿态控制器已经成为业界流行的做法，而且这股旋风有愈演愈烈之势。
从游戏机、鼠标到手机、MP3、PMP，越来越多的产品加入了“动作感应技术”的大军。如果以后走在大街上，看到有人拿着一个小东西晃来晃去，千万别奇怪，生活就应该这么“享受”的!
好玩和开心的东西说够了，但在我们的心里也有了新的疑问。虽然很多产品都打着“动作感应”的旗号，但其中的复杂程度却不尽相同：第一类产品是能够完全感应我们动作的，诸如Wiimote、罗技MX Air等；第二类是有着简单的“姿态识别”功能，只能够对自身的状态做出反应，诸如倾角控制；最后还有一类就是简单的“触发”功能，例如翻转手机时屏幕可以实现90度翻转。这些都是如何实现的，其中的差异又在哪里呢?那些广告中宣传的“高科技产物”高在何处?别走开，下面就让我们来揭晓答案。
技术一小步，人类文明一大步
动作感应技术在我们寻常百姓看来非常酷炫，但在工程技术上要实现这个功能只需要一小块芯片和极低的成本。千万不要因此而小看了这枚只有指甲盖大小的芯片，要知道在MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)技术问世之前，一个普通的三轴加速度传感器最小也要有快餐盒那么大；而现在我们可以把它封装在指甲盖大小的芯片当中，一个小小的芯片却蕴含TA类科技的巨大进步。
在过去的几年间，微机电系统在惯性传感器、加速度传感器上取得了巨大突破。尤其是基于MEMS的加速度传感器不仅灵敏度不断提升，成本和体积也在快速下降。正因如此，市面上众多的手机和数码产品中才出现了微型加速度传感器的身影。
微型加速度传感器是如何来工作的
现在我们对微型加速度传感器这个小东西产生了浓厚的兴趣，究竟这个小家伙是依据什么原理来工作的，小小的体积却又可以做得如此精确?让我们一探究竟。
我们知道任何物体都有惯性，也就是说要改变当前的状态，必然伴随着一个加速和受力的过程。如果我们能够知道作用力的大小，就可以得到加速度的大小。
早期的加速度传感器就是利用压电效应来工作的，这种方式需要使用到特殊的晶体材料(受力时晶体两端的电势差会发生变化)，我们通过测量晶体两端的电压变化就可以知道受力情况。不过这种方式并不适合小型器件，原因是压电传感器的量程很大，我们可以用它来监测汽车、飞机、轮船各部件以及建筑物(如桥梁等)的受力情况，但是用在数码产品上时就会出现精度不够的问题。
包括任天堂在内的绝大多数厂商，现在使用的都是电容式加速度传感器。这种电容式加速度传感器采用交叉式的梳形硅结构来感应加速度，内部结构非常精密而且富有美感。
当加速度传感器随物体加速运动时，笨重的质量块并不会马上运动起来，而是因为惯性的作用产生一个“相对位移”，并由此引发电容的变化，于是我们就可以知道加速度的大小。说到这儿大家就会明白为什么我们拿在手里的产品对加速运动非常敏感，而对匀速运动“视若不见”的原因了。(如果你有支持动作感应的产品，可以试着让它们匀速运动，此时是没有任何反应的，只有突然加速时才会有所反应。有兴趣的朋友可以尝试一下。)
现在我们解决了一个方向上(一维空间)的加速度感应问题，稍加改进我们就可以实现二维和三维空间上的定位和感应。Wiimote以及MXAir都是这样在三维空间内工作的，所不同的是，Wiimote还有辅助的红外线定位系统(这个就属于额外的参考坐标系了)。
需要注意的是，加速度传感器对速度不敏感，但是却可以精确地感应加速度的变化；而且在知道初速度的情况下(比方说初速度为零)，就可以通过积分电路算出线速度，进而知道物体的位移量大小；在必要的时候，加速度传感器配上陀螺仪(用来测量角速度的变化)就可以实现对物体的精准定位与此同时，由于一组三轴加速度传感器无法感知高度以及速度等参数，因此在实际使用过程中还需要加入地磁传感器，甚至让多组加速度传感器来协同运作，只有这样才能完成一系列监测任务。 这就是类似于MX Air这样的设备能够在“空中漫舞”的原因了。(受限于篇幅，对其它传感器这里就不再赘述了。)
硬件“搭台”，软、件“唱戏”
看到这里我们会发现，原来加速度传感器只能够完成“采集”和“监视”的工作，至于“信号怎么用”、“如何做出反应”还需要软件的支持才能够实现。
事实上也正是这样，各类传感器只是第一步。除了简单的“Yes”或者“No”的切换指令之外，真正的动作感应技术还需要包含一整套对用户动作的算法。而这也是厂商们竞争最激烈的地方，因为在硬件几乎相同的条件下，谁的软件更好、谁的“创意”更有想法，自然就可以吸引更多的用户来关注。
举个简单的例子，很多手机能够实现简单的屏幕自动翻转功能，这是因为内部使用双轴加速度传感器，它只能够感知自己的“姿态”，但是却无法感知用户的动作；类似的例子还有很多，很多MP3以及PMP产品所谓的“晃一下”选择歌曲，实际上也只是简单的“姿态感应”，不能算作动作感应的范畴。但他们都宣传是“动作感应”，如果消费者不去细细品味，很多人都不可能知道其中的差异。
这让我们想起了一句话，“硬件搭台，软件唱戏”。如果仅仅是增加一个传感器，2美元就可以搞定，并不需要太多的“技术含量”。
现阶段动作感应技术的趣味应用
在过去的一年间，许多消费电子厂商都将加速度传感器作为旗下产品的重要特色。下面就让我们去看看那些已经开发的，还有正在开发的“动作感应技术”都有哪些有趣的卖点。
韩国LG电子公司开发了一种手机滑雪板游戏，屏幕中的滑雪板利用内置于手机的加速度传感器来操作——左右倾斜机身，滑雪板就可以改变前进的方向，前后倾斜机身滑雪板就会加减速度。
Pantech公司的“PH-S6500”手机具有跑步测量功能，内置3轴加速度传感器，可以检测行走和跑步的动作，并在屏幕上显示步数、移动距离、移动速度等参数。可能他们的工程师觉得还不过瘾，又额外增加了高度计和电子指南针功能……
三星公司在他们的某些高端手机产品内部安置了3轴加速度传感器和地磁传感器，把手机拿在手里，在空中比划一个“2”就可以自动触发拨号功能。现在你可以选择把“1”～“5”设置成不同的电话号码，然后用动作感应就可以实现缩位拨号功能。
就连现在很多HDD硬盘录像机产品也用上了“动作感应功能”，三周加速度传感器可以用来保护设备内部的硬盘，避免在快速移动的时候进行读写操作。(这么算起来的话，ThinkPad笔记本电脑很早之前就已经在享受这种服务了……)
在数码相机领域，MEMS加速度传感器也正在被大规模使用一一很多数码相机会自动在垂直和水平画面之间进行转换，并且在拍摄时提供辅助水平线；在回放照片时，图片也会根据拍摄时的水平线记录进行自动旋转。
结语
不难想象，微电子行业在摩尔定律的引导下走过了40多年，而MEMS同样是微电子技术的受益者。随着技术的成熟和不断发展，我们的衣服、鞋子、甚至眼镜中都可能嵌入传感器。想象一下，在不久的将来我们也可以向科幻电影中那样，比划一个动作，然后计算机就会乖乖的按照你的指令去工作。一个全民动作感应的时代即将来临，你，准备好了吗?
后Wii时代的动作感应技术
游戏机应该是什么样子的?100个人的心中可能有100种不同的答案。在2006年底，J1本任天堂公司推出了新一代主机——Wii，几乎所有的人不禁惊呼“原来游戏还可以这么玩!”。Wii的主机在技术上并没有太多先进之处，其最特别的设计在于利用手柄的动作感应功能来完成游戏，仅此一点就让众人领会了动作感应技术的神奇之处。(有兴趣的朋友可以去温习一下本刊2007年2月下刊《寻找快乐之源——任天堂Wii游戏手柄的科技》。)
和Wiimote相比，罗技的MX Air鼠标无疑具有更高的技术含——Wiimote只有一组3轴加速度传感器来感应用户的动作，而MX Air还需要自行判断自己是“漂浮在空中”还是“趴在桌子上”，这就需要另外一组地磁传感器来帮忙。虽然罗技的工程师们没有公开MX Air到底有多少组传感器，但是业界认为最少存在3组(或以上)才能让Mx Air完成在空中的指点功能。虽然Mx Air实现动作感应的代价高昂了不少，但其应用范围和适用程度上却比Wiimote有过之而无不及。
不要以为动作感应技术只能用来“指指点点”，事实上包括SONY、Nokia在内的诸多厂商都在通过加速度传感器、地磁传感器以及光通最传感器等来开发新的应用。例如在SONY的NW-S205 MP3播放器上，用户轻轻摇晃一下它就会选择下一首歌曲；如果把它绑在胳膊上，它还会记录下你的运动频率与节奏，并自动选择相应节奏的歌曲进行播放。
在刚过去的CES 2008消费电子展上面，索尼展出了一款W760i手机，与以往产品最大的不同之处在于它可以侦测手机的(倾角)姿态。利用这个功能可以实现很多有趣的用途——用手机来玩赛车游戏，向左倾斜表示向左转弯，向右倾斜表示右转，向前表示加速……。
当然，这并不是业界首款具有姿态感应功能的产品，在此之前的Nokia N95中也内置了动作以及姿态控制器。在手机、PMP乃至其它手持式设备中内置姿态控制器已经成为业界流行的做法，而且这股旋风有愈演愈烈之势。
从游戏机、鼠标到手机、MP3、PMP，越来越多的产品加入了“动作感应技术”的大军。如果以后走在大街上，看到有人拿着一个小东西晃来晃去，千万别奇怪，生活就应该这么“享受”的!
好玩和开心的东西说够了，但在我们的心里也有了新的疑问。虽然很多产品都打着“动作感应”的旗号，但其中的复杂程度却不尽相同：第一类产品是能够完全感应我们动作的，诸如Wiimote、罗技MX Air等；第二类是有着简单的“姿态识别”功能，只能够对自身的状态做出反应，诸如倾角控制；最后还有一类就是简单的“触发”功能，例如翻转手机时屏幕可以实现90度翻转。这些都是如何实现的，其中的差异又在哪里呢?那些广告中宣传的“高科技产物”高在何处?别走开，下面就让我们来揭晓答案。
技术一小步，人类文明一大步
动作感应技术在我们寻常百姓看来非常酷炫，但在工程技术上要实现这个功能只需要一小块芯片和极低的成本。千万不要因此而小看了这枚只有指甲盖大小的芯片，要知道在MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)技术问世之前，一个普通的三轴加速度传感器最小也要有快餐盒那么大；而现在我们可以把它封装在指甲盖大小的芯片当中，一个小小的芯片却蕴含TA类科技的巨大进步。
在过去的几年间，微机电系统在惯性传感器、加速度传感器上取得了巨大突破。尤其是基于MEMS的加速度传感器不仅灵敏度不断提升，成本和体积也在快速下降。正因如此，市面上众多的手机和数码产品中才出现了微型加速度传感器的身影。
微型加速度传感器是如何来工作的
现在我们对微型加速度传感器这个小东西产生了浓厚的兴趣，究竟这个小家伙是依据什么原理来工作的，小小的体积却又可以做得如此精确?让我们一探究竟。
我们知道任何物体都有惯性，也就是说要改变当前的状态，必然伴随着一个加速和受力的过程。如果我们能够知道作用力的大小，就可以得到加速度的大小。
早期的加速度传感器就是利用压电效应来工作的，这种方式需要使用到特殊的晶体材料(受力时晶体两端的电势差会发生变化)，我们通过测量晶体两端的电压变化就可以知道受力情况。不过这种方式并不适合小型器件，原因是压电传感器的量程很大，我们可以用它来监测汽车、飞机、轮船各部件以及建筑物(如桥梁等)的受力情况，但是用在数码产品上时就会出现精度不够的问题。
包括任天堂在内的绝大多数厂商，现在使用的都是电容式加速度传感器。这种电容式加速度传感器采用交叉式的梳形硅结构来感应加速度，内部结构非常精密而且富有美感。
当加速度传感器随物体加速运动时，笨重的质量块并不会马上运动起来，而是因为惯性的作用产生一个“相对位移”，并由此引发电容的变化，于是我们就可以知道加速度的大小。说到这儿大家就会明白为什么我们拿在手里的产品对加速运动非常敏感，而对匀速运动“视若不见”的原因了。(如果你有支持动作感应的产品，可以试着让它们匀速运动，此时是没有任何反应的，只有突然加速时才会有所反应。有兴趣的朋友可以尝试一下。)
现在我们解决了一个方向上(一维空间)的加速度感应问题，稍加改进我们就可以实现二维和三维空间上的定位和感应。Wiimote以及MXAir都是这样在三维空间内工作的，所不同的是，Wiimote还有辅助的红外线定位系统(这个就属于额外的参考坐标系了)。
需要注意的是，加速度传感器对速度不敏感，但是却可以精确地感应加速度的变化；而且在知道初速度的情况下(比方说初速度为零)，就可以通过积分电路算出线速度，进而知道物体的位移量大小；在必要的时候，加速度传感器配上陀螺仪(用来测量角速度的变化)就可以实现对物体的精准定位与此同时，由于一组三轴加速度传感器无法感知高度以及速度等参数，因此在实际使用过程中还需要加入地磁传感器，甚至让多组加速度传感器来协同运作，只有这样才能完成一系列监测任务。 这就是类似于MX Air这样的设备能够在“空中漫舞”的原因了。(受限于篇幅，对其它传感器这里就不再赘述了。)
硬件“搭台”，软、件“唱戏”
看到这里我们会发现，原来加速度传感器只能够完成“采集”和“监视”的工作，至于“信号怎么用”、“如何做出反应”还需要软件的支持才能够实现。
事实上也正是这样，各类传感器只是第一步。除了简单的“Yes”或者“No”的切换指令之外，真正的动作感应技术还需要包含一整套对用户动作的算法。而这也是厂商们竞争最激烈的地方，因为在硬件几乎相同的条件下，谁的软件更好、谁的“创意”更有想法，自然就可以吸引更多的用户来关注。
举个简单的例子，很多手机能够实现简单的屏幕自动翻转功能，这是因为内部使用双轴加速度传感器，它只能够感知自己的“姿态”，但是却无法感知用户的动作；类似的例子还有很多，很多MP3以及PMP产品所谓的“晃一下”选择歌曲，实际上也只是简单的“姿态感应”，不能算作动作感应的范畴。但他们都宣传是“动作感应”，如果消费者不去细细品味，很多人都不可能知道其中的差异。
这让我们想起了一句话，“硬件搭台，软件唱戏”。如果仅仅是增加一个传感器，2美元就可以搞定，并不需要太多的“技术含量”。
现阶段动作感应技术的趣味应用
在过去的一年间，许多消费电子厂商都将加速度传感器作为旗下产品的重要特色。下面就让我们去看看那些已经开发的，还有正在开发的“动作感应技术”都有哪些有趣的卖点。
韩国LG电子公司开发了一种手机滑雪板游戏，屏幕中的滑雪板利用内置于手机的加速度传感器来操作——左右倾斜机身，滑雪板就可以改变前进的方向，前后倾斜机身滑雪板就会加减速度。
Pantech公司的“PH-S6500”手机具有跑步测量功能，内置3轴加速度传感器，可以检测行走和跑步的动作，并在屏幕上显示步数、移动距离、移动速度等参数。可能他们的工程师觉得还不过瘾，又额外增加了高度计和电子指南针功能……
三星公司在他们的某些高端手机产品内部安置了3轴加速度传感器和地磁传感器，把手机拿在手里，在空中比划一个“2”就可以自动触发拨号功能。现在你可以选择把“1”～“5”设置成不同的电话号码，然后用动作感应就可以实现缩位拨号功能。
就连现在很多HDD硬盘录像机产品也用上了“动作感应功能”，三周加速度传感器可以用来保护设备内部的硬盘，避免在快速移动的时候进行读写操作。(这么算起来的话，ThinkPad笔记本电脑很早之前就已经在享受这种服务了……)
在数码相机领域，MEMS加速度传感器也正在被大规模使用一一很多数码相机会自动在垂直和水平画面之间进行转换，并且在拍摄时提供辅助水平线；在回放照片时，图片也会根据拍摄时的水平线记录进行自动旋转。
结语
不难想象，微电子行业在摩尔定律的引导下走过了40多年，而MEMS同样是微电子技术的受益者。随着技术的成熟和不断发展，我们的衣服、鞋子、甚至眼镜中都可能嵌入传感器。想象一下，在不久的将来我们也可以向科幻电影中那样，比划一个动作，然后计算机就会乖乖的按照你的指令去工作。一个全民动作感应的时代即将来临，你，准备好了吗?