[ iOS ] Core Motion 사용해보기

Core Motion의 공식 문서와 WWDC23 영상을 보고 공부한 내용을 기반으로 정리한 내용입니다.

 

공식문서

 

https://developer.apple.com/documentation/coremotion

Core Motion | Apple Developer Documentation

관련 WWDC 영상 (2023년)

https://developer.apple.com/wwdc23/10179

What’s new in Core Motion - WWDC23 - Videos - Apple Developer

 

 

1. Core Motion이란?

Core Motion은 가속도계, 자이로스코프 등 여러 iOS 장치의 하드웨어에서 동작 관련 데이터 및 이벤트를 추적하고 사용할 수 있도록 해주는 프레임워크입니다.

 

 

2. CMMotionManager

모션 서비스를 시작하고 관리하기 위한 객체입니다.

기기의 센서에 의해 감지되는 정보를 활용하려면 해당 클래스의 인스턴스를 만들어주어야 합니다.

 

CMMotionManager로 받을 수 있는 모션 데이터는 4가지 종류가 존재합니다.

• Accelerometer(가속도계) 데이터 : 3차원 공간에서 기기의 순간 가속도를 나타내는 데이터
• Gyroscope(자이로스코프) 데이터 : 기기의 3가지 주요 축 주변의 즉각적인 회전을 나타내는 데이터
• Magnetometer(자력계) 데이터 : 지구의 자기장에 대한 기기의 방향을 나타내는 데이터
• Device-motion 데이터 : 위의 데이터들에 대해 Core Motion의 센서 융합 알고리즘을 적용해서 가공된 채로 제공되는 데이터

⇒ 실질적으로 사용자가 기기에 부여하는 센서값을 활용하고자 한다면 Device-motion 데이터를 사용하면 됩니다.

 

⚠️ 하나의 앱에서 CMMotionManager 객체는 1개만 만들어야 합니다.

→ 여러 개의 인스턴스를 생성하게 되면 가속도계와 자이로스코프로부터 데이터를 받는 속도에 영향을 미칠 수 있음

 

 

CMMotionManager를 사용하면 지정된 업데이트 간격으로 실시간 센서 데이터를 수집할 수 있습니다.

지정된 간격으로 센서 데이터를 수집하고자 한다면 아래의 3가지를 적용해줍니다.

• 업데이트 간격을 지정하기 위한 interval 프로퍼티 값 설정
• 업데이트 시작을 위한 start 메서드 호출
• 업데이트 중지를 위한 stop 메서드 호출

 

수집하려는 데이터의 종류에 따라서 업데이트 간격 설정과 업데이트 시작/종료에 각각 다른 프로퍼티와 메서드를 사용합니다.

• Accelerometer
  • accelerometerUpdateInterval : 업데이트 간격을 지정
  • startAccelerometerUpdates(to:withHandler:) 메서드 : 가속도계 데이터는 CMAccelerometerHandler 타입의 withHandler 블록 안에서 CMAccelerometerData 타입의 객체로 전달됩니다.
  • stopAccelerometerUpdates() : 업데이트 중지
• Gyroscope
  • gyroUpdateInterval : 업데이트 간격을 지정
  • startGyroUpdates(to:withHandler:) 메서드 : 회전 속도 데이터는 CMGyroHandler 타입의 withHandler 블록 안에서 CMGyroData 타입의 객체로 전달됩니다.
  • stopGyroUpdates() : 업데이트 중지
• Magnetometer
  • magnetometerUpdateInterval : 업데이트 간격을 지정
  • startMagnetometerUpdates(to:withHandler:) 메서드 : 자기장 데이터는 CMMagnetometerHandler 타입의 withHandler 블록 안에서 CMMagnetometerData 타입의 객체로 전달됩니다.
  • stopMagnetometerUpdates() : 업데이트 중지
• Device motion
  • deviceMotionUpdateInterval : 업데이트 간격을 지정
  • startDeviceMotionUpdates(using:) 또는 startDeviceMotionUpdates(using:to:withHandler) 또는 startDeviceMotionUpdates(to:withHandler:) 메서드 : device motion 데이터는 CMDeviceMotionHandler 타입의 withHandler 블록 안에서 CMDevicecMotion 타입의 객체로 전달됩니다.
  • stopDeviceMotionUpdates() : 업데이트 중지

 

하드웨어 가용성 및 상태 확인

가속도계, 자이로스코프 같은 하드웨어 기능을 기기에서 사용할 수 없는 경우, 해당 기능과 관련된 start 메서드를 호출하는 것은 효과가 없습니다. 그렇기 때문에 해당 센서값이 현재 기기에서 가용한지 또는 활성화 되어 있는지를 확인해주는 것이 좋습니다.

• 서비스의 가용성 확인

// device-motion 서비스가 기기에서 사용 가능한지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isDeviceMotionAvailable: Bool

// 가속도계가 기기에서 사용 가능한지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isAccelerometerAvailable: Bool

// 자이로스코프가 기기에서 사용 가능한지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isGyroAvailable: Bool

// 자력계를 기기에서 사용 가능한지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isMagnetometerAvailable: Bool

• 어떤 서비스가 활성화 되어 있는지 확인

// 앱이 device-motion 서비스로부터 업데이트를 받고 있는지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isDeviecMotionActive: Bool

// 현재 가속도계 업데이트가 발생하고 있는지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isAccelerometerActive: Bool

// 현재 자이로스코프 업데이트가 발생하고 있는지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isGyroActive: Bool

// 현재 자력계 업데이트가 발생하고 있는지 여부를 나타내는 Bool 타입 값
var isMagnetometerActive: Bool

 

 

 

3. Core Motion 활용 예제 코드

CoreMotion 프레임워크를 사용해서 지정한 간격에 맞게 device motion 데이터를 추적하는 코드를 작성해보겠습니다.

 

• 먼저 CoreMotion 프레임워크를 임포트 해줍니다.

import CoreMotion

 

• CMMotionManager() 인스턴스를 생성해줍니다.

let motionManager = CMMotionManager()

 

• device motion을 현재 기기에서 수집 가능한지 확인해줍니다.

guard motionManager.isDeviceMotionAvailable else {
    print("Device motion data is not available")
    return
}

 

• 모션 갱신 주기를 설정해줍니다.
  • Interval 값은 1개의 데이터값이 수집되는데 걸리는 시간을 의미합니다.
  • 0.1 (1/10) ⇒  초당 10개의 데이터 수집을 의미합니다. (10Hz)

motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 0.1

 

• device motion 업데이트를 받기 시작합니다.

motionManager.startDeviceMotionUpdates(to: .main) { (deviceMotion: CMDeviceMotion?, error: Error?) in
    guard let data = deviceMotion, error == nil else {
        print("Failed to get device motion data: \(error?.localizedDescription ?? "Unknown error")")
        return
    }
    // 필요한 센서값 불러오기
    let acceleration = data.userAcceleration // device motion 데이터 중 가속도계 데이터 불러오기

    /**
    해당 센서값을 활용하여 원하는 동작을 처리해줍니다.
    */
}

 

• device motion 업데이트를 중지합니다.

motionManager.stopDeviceMotionUpdates()

 

 

 

위 내용들이 적용된 샘플 코드입니다.

/* watchOS에서 Core Motion 데이터 수집하기 */
import SwiftUI
import CoreMotion

struct ContentView: View {
    @State var accX = 0.0
    @State var accY = 0.0
    @State var accZ = 0.0
    
    private let motionManager = CMMotionManager()
    
    var body: some View {
        VStack {
            Text("Acceleration")
            Text("X: \(accX)")
            Text("Y: \(accY)")
            Text("Z: \(accZ)")

            HStack {
                Button {
                    startRecordingDeviceMotion()
                    print("Device motion 업데이트 시작!!!")
                } label: {
                    Text("Start")
                        .font(.body)
                        .foregroundColor(.green)
                }
                Button {
                    stopRecordingDeviceMotion()
                    print("Device motion 업데이트 종료!!!")
                } label: {
                    Text("Stop")
                        .font(.body)
                        .foregroundColor(.red)
                }
            }
        }
    }
}

extension ContentView {
    func startRecordingDeviceMotion() {
        // Device motion을 수집 가능한지 확인
        guard motionManager.isDeviceMotionAvailable else {
            print("Device motion data is not available")
            return
        }
        
        // 모션 갱신 주기 설정 (10Hz)
        motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 0.1
        // Device motion 업데이트 받기 시작
        motionManager.startDeviceMotionUpdates(to: .main) { (deviceMotion: CMDeviceMotion?, error: Error?) in
            guard let data = deviceMotion, error == nil else {
                print("Failed to get device motion data: \(error?.localizedDescription ?? "Unknown error")")
                return
            }
            // 필요한 센서값 불러오기
            let acceleration = data.userAcceleration
            
            accX = acceleration.x
            accY = acceleration.y
            accZ = acceleration.z
        }
    }
    
    func stopRecordingDeviceMotion() {
        motionManager.stopDeviceMotionUpdates()
    }
}
struct ContentView_Previews: PreviewProvider {
    static var previews: some View {
        ContentView()
    }
}

 

• Start 버튼을 누르면 Device motion 센서값을 업데이트 하기 시작하며, 애플워치의 화면에 x,y,z 각각의 축에 대한 가속도계 값이 표시됩니다.
• Stop 버튼을 누르면 업데이트를 중지합니다.