Компания
76,26
рейтинг
17 апреля 2015 в 11:43

Разработка → Как отличить день от ночи, если ты Android

Привет, Хабр.


Сегодня мы поговорим о том, как здорово читать в темноте. В детстве нам всем мамы запрещали это делать, но теперь есть планшеты! В отличие от бумажных книг, на них не надо светить фонариком, они сами за вас все сделают. И именно мы их этому обучаем. Однако обо всем по порядку.




В одном из мобильных приложений под Android, которое мы разработали, есть экран для чтения новостей. Для удобства пользователей мы предусмотрели в нём два режима отображения – дневной и ночной. Всё просто: если устройство «знает», что сейчас день (или просто светло), – работает обычный экран, с чёрным шрифтом на белом. Если же оно понимает, что пользователь в темноте, – предлагает ему переключиться в ночной режим – белый шрифт и чёрный экран.



Самое главное – это вовремя предложить пользователю сделать переключение. Для этого и нужно определять, день сейчас или ночь с помощью сенсора устройства.

Работа с любым сенсором в Android сводится к следующим шагам:
1. Получить доступ к SensorManager.
2. Получить доступ к желаемому сенсору.
3. Зарегистрировать listener, используя общий для всех сенсоров интерфейс.

Пример работы с SensorManager:

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {
     private final SensorManager sensorManager;
     private final Sensor lightSensor;
 
     public SensorActivity() {
         sensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE);
         lightSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT); //Датчик освещённости
     }
 
     protected void onResume() {
         super.onResume();
         sensorManager.registerListener(this, lightSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL); //Подключаемся к сенсору
     }
 
     protected void onPause() {
         super.onPause();
         sensorManager.unregisterListener(this); //Отключаемся от сенсора
     }
 
     public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
     }
 
     public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        //Получаем данные из SensorEvent
     }
 }


Все данные от сенсора приходят в массиве SensorEvent#values.
По документации вот, что присылает нам сенсор освещённости:

Sensor.TYPE_LIGHT:
values[0]: Ambient light level in SI lux units


Всего одно значение — количество люксов.

Минутка образования


Что такое люкс? Ну, тут всё просто: люкс — это единица освещённости поверхности 1м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм (люмен). А люмен — это единица измерения светового потока, равная световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан. А стерадиан — это… Впрочем, давайте просто посмотрим на картинку:



(источник blog.tredz.co.uk/wp-content/uploads/2012/09/light-dia1.jpg)
Если всё вместе, то люкс — это такая освещённость поверхности в 1м², которая возникает, когда на неё светят вот такой лампочкой с силой света в 1 кд (кандела) вот таким пучком света размером в 1 стерадиан.
OK, количество люксов мы знаем, что дальше? Дальше попытаемся выяснить, какой уровень освещённости типичен для светлого времени суток и для тёмного.
К слову сказать, не пытайтесь искать в поисковиках по ключевым словам “люкс”, “день”, “ночь”, если не хотите быть в курсе лучших цен на комфортабельные номера в гостиницах :).

В русской Wiki можно отыскать табличку с примерами освещённости, в которой можно обнаружить такие полезные примеры как:
• до 20 — В море на глубине ~50 м.
• 350±150 — Восход или закат на Венере



В силу того, что мы делаем приложение не для жителей Венеры, остановимся на значении в 50 люксов, что соответствует освещенности в жилой комнате.

Дело техники


Напишем класс LightSensorManager, который можно будет “включать” и “выключать” и который будет рапортовать нам, если стало темно или светло.

LightSensorManager
public class LightSensorManager implements SensorEventListener {
 
    private enum Environment {DAY, NIGHT}
 
    public interface EnvironmentChangedListener {
        void onDayDetected();
        void onNightDetected();
    }
 
    private static final int THRESHOLD_LUX = 50;
    private static final String TAG = "LightSensorManager";
 
    private final SensorManager sensorManager;
    private final Sensor lightSensor;
    private EnvironmentChangedListener environmentChangedListener;
    private Environment currentEnvironment;
 
    public LightSensorManager(Context context) {
        sensorManager = (SensorManager) context.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        lightSensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT); // Сенсор освещённости
    }
 
    public void enable() {
        if (lightSensor != null){
            sensorManager.registerListener(this, lightSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
        } else {
            Log.w(TAG, "Light sensor in not supported");
        }
    }
 
    public void disable() {
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }
 
    public EnvironmentChangedListener getEnvironmentChangedListener() {
        return environmentChangedListener;
    }
 
    public void setEnvironmentChangedListener(EnvironmentChangedListener environmentChangedListener) {
        this.environmentChangedListener = environmentChangedListener;
    }
 
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        float luxLevel = event.values[0];
        Environment oldEnvironment = currentEnvironment;
        currentEnvironment = luxLevel < THRESHOLD_LUX ? Environment.NIGHT : Environment.DAY;
        if (hasChanged(oldEnvironment, currentEnvironment)){
            callListener(currentEnvironment);
        }
    }
 
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}
 
 
    private boolean hasChanged(Environment oldEnvironment, Environment newEnvironment) {
        return oldEnvironment != newEnvironment;
    }
 
    private void callListener(Environment environment) {
        if (environmentChangedListener == null || environment == null){
            return;
        }
        switch (environment) {
            case DAY:
                environmentChangedListener.onDayDetected();
                break;
            case NIGHT:
                environmentChangedListener.onNightDetected();
                break;
        }
    }
}




Теперь мы можем добавить этот менеджер в нашу Activity, включая его в onResume и выключая в onPause.
Вы можете понаблюдать, как меняется уровень освещенности, не выходя из комнаты. Просто найдите датчик на девайсе и закройте его пальцем.
Может случиться так, что девайс окажется в комнате с уровнем освещённости примерно равным нашему выбранному пороговому значению в 50 люксов и, колеблясь, будет часто пересекать пороговое значение. Это приведет к тому, что наш менеджер начнет очень часто сообщать нам о смене дня и ночи. Мы избавимся от этого, введя 2 пороговых значения: верхнее и нижнее. Выше верхнего мы будем считать днём, ниже нижнего — ночью, а изменения между порогами будем игнорировать.

LightSensorManager с двумя пороговыми значениями
public class LightSensorManager implements SensorEventListener {
 
    private enum Environment {DAY, NIGHT}
 
    public interface EnvironmentChangedListener {
        void onDayDetected();
        void onNightDetected();
    }
 
    private static final int THRESHOLD_DAY_LUX = 50;
    private static final int THRESHOLD_NIGHT_LUX = 40;
    private static final String TAG = "LightSensorManager";
 
    private final SensorManager sensorManager;
    private final Sensor lightSensor;
    private EnvironmentChangedListener environmentChangedListener;
    private Environment currentEnvironment;
 
    public LightSensorManager(Context context) {
        sensorManager = (SensorManager) context.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        lightSensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT); // Сенсор освещённости
    }
 
    public void enable() {
        if (lightSensor != null){
            sensorManager.registerListener(this, lightSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
        } else {
            Log.w(TAG, "Light sensor in not supported");
        }
    }
 
    public void disable() {
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }
 
    public EnvironmentChangedListener getEnvironmentChangedListener() {
        return environmentChangedListener;
    }
 
    public void setEnvironmentChangedListener(EnvironmentChangedListener environmentChangedListener) {
        this.environmentChangedListener = environmentChangedListener;
    }
 
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        float luxLevel = event.values[0];
        Environment oldEnvironment = currentEnvironment;
        if (luxLevel < THRESHOLD_NIGHT_LUX){
            currentEnvironment = Environment.NIGHT;
        } else if (luxLevel > THRESHOLD_DAY_LUX){
            currentEnvironment = Environment.DAY;
        }
        if (hasChanged(oldEnvironment, currentEnvironment)){
            callListener(currentEnvironment);
        }
    }
 
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}
 
 
    private boolean hasChanged(Environment oldEnvironment, Environment newEnvironment) {
        return oldEnvironment != newEnvironment;
    }
 
    private void callListener(Environment environment) {
        if (environmentChangedListener == null || environment == null){
            return;
        }
        switch (environment) {
            case DAY:
                environmentChangedListener.onDayDetected();
                break;
            case NIGHT:
                environmentChangedListener.onNightDetected();
                break;
        }
    }
}




И еще один нюанс: мы можем получить ложное срабатывание при кратковременном сильном изменении уровня освещённости. Например, если “моргнёт свет” из-за перепада напряжения или пользователь пройдет ночью под фонарным столбом.



Мы можем избавиться от этой проблемы, если запрограммируем фильтр низких частот (он же low pass filter). Он сгладит все резкие и кратковременные изменения в данных от сенсора.

LightSensorManager с фильтром низких частот
public class LightSensorManager implements SensorEventListener {
 
    private enum Environment {DAY, NIGHT}
 
    public interface EnvironmentChangedListener {
        void onDayDetected();
        void onNightDetected();
    }
 
    private static final float SMOOTHING = 10;
    private static final int THRESHOLD_DAY_LUX = 50;
    private static final int THRESHOLD_NIGHT_LUX = 40;
    private static final String TAG = "LightSensorManager";
 
    private final SensorManager sensorManager;
    private final Sensor lightSensor;
    private EnvironmentChangedListener environmentChangedListener;
    private Environment currentEnvironment;
    private final LowPassFilter lowPassFilter;
 
    public LightSensorManager(Context context) {
        sensorManager = (SensorManager) context.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        lightSensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT);
        lowPassFilter = new LowPassFilter(SMOOTHING);
    }
 
    public void enable() {
        if (lightSensor != null){
            sensorManager.registerListener(this, lightSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
        } else {
            Log.w(TAG, "Light sensor in not supported");
        }
    }
 
    public void disable() {
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }
 
    public EnvironmentChangedListener getEnvironmentChangedListener() {
        return environmentChangedListener;
    }
 
    public void setEnvironmentChangedListener(EnvironmentChangedListener environmentChangedListener) {
        this.environmentChangedListener = environmentChangedListener;
    }
 
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        float luxLevel = event.values[0];
        luxLevel = lowPassFilter.submit(luxLevel);
        Environment oldEnvironment = currentEnvironment;
        if (luxLevel < THRESHOLD_NIGHT_LUX){
            currentEnvironment = Environment.NIGHT;
        } else if (luxLevel > THRESHOLD_DAY_LUX){
            currentEnvironment = Environment.DAY;
        }
        if (hasChanged(oldEnvironment, currentEnvironment)){
            callListener(currentEnvironment);
        }
    }
 
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}
 
 
    private boolean hasChanged(Environment oldEnvironment, Environment newEnvironment) {
        return oldEnvironment != newEnvironment;
    }
 
    private void callListener(Environment environment) {
        if (environmentChangedListener == null || environment == null){
            return;
        }
        switch (environment) {
            case DAY:
                environmentChangedListener.onDayDetected();
                break;
            case NIGHT:
                environmentChangedListener.onNightDetected();
                break;
        }
    }
}
 
 
public class LowPassFilter {
 
    private float filteredValue;
    private final float smoothing;
    private boolean firstTime = true;
 
    public LowPassFilter(float smoothing) {
        this.smoothing = smoothing;
    }
 
    public float submit(float newValue){
        if (firstTime){
            filteredValue = newValue;
            firstTime = false;
            return filteredValue;
        }
        filteredValue += (newValue - filteredValue) / smoothing;
        return filteredValue;
    }
}


Кстати говоря, разработчики Android любезно добавили в класс SensorManager несколько констант, связанных с разной степенью освещённости, например, SensorManager.LIGHT_CLOUDY или SensorManager.LIGHT_FULLMOON.

Ну вот и готово, реализация достаточно простая. Здорово, что под бездушным кодом скрывается связь с физикой. Используя сенсоры, которыми оснащено устройство, мы можем сделать приложение удобней для пользователя и в какой- то степени интерактивным. Теперь можно не задумываясь продолжать чтение, независимо от наступления дня или ночи, заезда в тоннель или выхода на пляж.
Тем более, лето на подходе – все бегом на пляж читать.

Автор: @eastbanctech

Комментарии (9)

  • +13
    У вас КДПВ с заключительной перепутаны. Ну, я бы поменял )))
    • +4
      можно считать это бонусом для тех, кто дочитал до конца :)
  • +1
    «Как отличить день от ночи, если ты Android» — посчитать угол места Солнца.

    И да, я читал стать и знаю, что вы поставили задачу по-другому.
  • +5
    private final Sensor accelerometer;

    accelerometer = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT); //Датчик освещённости

    Зачем сенсор освещённости акселерометром обозвали?
    • +3
      Спасибо за бдительность! Поправили:)
  • –2
    В самом первом коде у Вас запятая лишняя

    public class SensorActivity extends Activity, implements SensorEventListener {
  • +1
    50 люкс в жилом помещении это печаль. Читать точно нельзя при такой освещённости обычные книги. Желательно иметь 150-200. А 50 это под кладовку только сойдёт.
    • +1
      Согласен, по современным СП/СНиП 150 лк нормируемая освещенность жилой комнаты.
      Для всяких офисных помещений — 300 лк, для проектных чертежых контор — 400 лк
      • 0
        Так это вроде пороговое значение для перехода в ночной режим, если я правильно прочитал. Но освещенности в жилой комнате это действительно не соответствует, я бы эту фразу убрал.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разработка