OpenGL ES实践教程(六)全景视频获取焦点

教程

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前言

有开发者在群里问如何实现:

观看VR视频的时候,眼神停在菜单上,稍后会触发事件,比如暂停,重放功能

说说可能的方案:

  • 1、添加外设:采集眼球运动和眨眼操作,并通过无线通讯传给手机;
  • 2、离屏渲染:新建缓冲区,把像素是否能操作编码到颜色分量(RGBA均可),按照屏幕渲染的流程在新的缓冲区内渲染,然后通过glReadPixel读取对应像素的操作;
  • 3、模拟计算:假设有一条直线从视点出发,经过焦点,最终与全景球面相交,通过计算交点是否在按钮上确定是否聚焦成功;

方案1是理想的方案,但实际应用开发成本,成本太高; 方案2需要离屏渲染,首先切换帧缓存导致GPU等待;其次,每次聚焦都要重绘(当用户一直移动屏幕的时候,需要不断重绘);最后,glReadPixel是同步操作,对性能有较大的影响; 方案3是较为合理的实现方案,仅需要CPU进行少量的浮点变化运算,不需要外设和离屏渲染; 本文在OpenGL ES实践教程4-Demo04-VR全景视频播放的基础上,添加简单的色块,单焦点进入色块时进行变色。

核心思路

通过计算全景球面上的点经过旋转投影后的位置,来确定当前焦点是否停留在按钮上。

  • 实现1:从摄像机的视点O(0,0,0)到的焦点P(0.5,0.5,0.5)连接一条直线PO,求出直线与全景球面X2+Y2+Z^2=1上面的交点T。 当摄像机旋转的时候,焦点P不断变化,对新的焦点P’,按照上述的方式求出点T’,判断点T’是否在球面的按钮区域;

可以通过手写,我们知道直线OP的方程为2x-1=2y-1=2z-1 联合方程,可以求出交点T(1/sqrt(3), 1/sqrt(3), 1/sqrt(3) )。 当摄像机旋转的时候,再求出对应的交点即可。

  • 实现2:假设点P是按钮的中心,对点P进行旋转、投影等变换后,求出点P在屏幕上的位置,如果点P在焦点范围内,则认为聚焦;

demo采用的是实现2。

效果展示

具体细节

先把OpenGL ES实践教程4-Demo04-VR全景视频播放的工程拖过来。

1、添加表示按钮的色块

  • 在顶点着色器添加varying lowp vec3 varyOtherPostion变量,传递顶点数据到像素着色器;
  • 新建变量leftBottomrightTopmyTexture1表示按钮的区域和按钮的纹理;
varying lowp vec2 texCoordVarying;
varying lowp vec3 varyOtherPostion;
precision mediump float;
uniform sampler2D SamplerY;
uniform sampler2D SamplerUV;
uniform mat3 colorConversionMatrix;
uniform vec2 leftBottom;
uniform vec2 rightTop;
uniform sampler2D myTexture1;
void main()
{
    mediump vec3 yuv;
    lowp vec3 rgb;
    
    // Subtract constants to map the video range start at 0
    yuv.x = (texture2D(SamplerY, texCoordVarying).r);// - (16.0/255.0));
    yuv.yz = (texture2D(SamplerUV, texCoordVarying).ra - vec2(0.5, 0.5));
    
    rgb = colorConversionMatrix * yuv;
    
    if (varyOtherPostion.x >= leftBottom.x && varyOtherPostion.y >= leftBottom.y && varyOtherPostion.x <= rightTop.x && varyOtherPostion.y <= rightTop.y && varyOtherPostion.z > 0.0) {
        lowp vec2 test = vec2((varyOtherPostion.x - leftBottom.x) / (rightTop.x - leftBottom.x), 1.0 -  (varyOtherPostion.y - leftBottom.y) / (rightTop.y - leftBottom.y));
        lowp vec4 otherColor = texture2D(myTexture1, test);
        otherColor.a = 0.5;
        gl_FragColor = otherColor * otherColor.a + vec4(rgb, 1.0) * (1.0 - otherColor.a);
    }
    else {
        gl_FragColor = vec4(rgb, 1.0);
    }
}
  • 在中LYOpenGLView.m中获取对应的变量并赋值;
glUniform1i(uniforms[UNIFORM_TEXTURE1], 2);
glUniform2f(uniforms[UNIFORM_LEFT_BOTTOM], -0.25, -0.25);
glUniform2f(uniforms[UNIFORM_RIGHT_TOP], 0.25, 0.25);

2、监听手指移动并判断聚焦

  • 添加初始点position,我们假设是(0, 0, -1, 1);
GLKVector4 position = GLKVector4Make(0, 0, -1, 1);
  • 计算变化矩阵,求出变换后的点targetPosition;
    GLKMatrix4 modelViewMatrix = GLKMatrix4Identity;
    modelViewMatrix = GLKMatrix4RotateX(modelViewMatrix, horizontalDegree);
    modelViewMatrix = GLKMatrix4RotateY(modelViewMatrix, verticalDegree);
    GLKMatrix4 projectionMatrix = GLKMatrix4MakePerspective(90, CGRectGetWidth(self.bounds) * 1.0 / CGRectGetHeight(self.bounds), 0.01, 10);
    GLKVector4 position = GLKVector4Make(0, 0, -1, 1);
    GLKVector4 targetPosition = GLKMatrix4MultiplyVector4(GLKMatrix4Multiply(projectionMatrix, modelViewMatrix), position);
  • 判断是否聚焦成功;(点(0.2, -0.05, -1.0)是根据初始点算出来的聚焦中心位置,如果初始点变化,这个点也要跟着变化)
  float dif = 0.3;
  if (fabs(targetPosition.x - 0.2) <= dif &&
      fabs(targetPosition.y + 0.05) <= dif &&
      fabs(targetPosition.z + 1.00) <= dif &&
      1) {
      [self setupFirstTexture:@"select"];
  }
  else {
      [self setupFirstTexture:@"normal"];
  }

总结

本文存在各种不严谨的地方,仅供参考。 中间在手动计算空间直线方程的时候,还计算错误,通过空间直线方程得到纠正。

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