Android SDK（Kotlin/Java）でのカメラの画像の手ぶれ補正

ARCore では、スムーズなカメラプレビューの作成に役立つ電子手ぶれ補正（EIS）がサポートされるようになりました。EIS は、ジャイロを使用してスマートフォンの動きを観察し、カメラのテクスチャの境界内に補正ホモグラフィメッシュを適用して、小さな揺れに対抗することで、手ぶれ補正を実現します。EIS はデバイスの縦向きでのみサポートされます。ARCore の 1.39.0 リリースでは、すべての向きがサポートされます。

EIS サポートのクエリと EIS の有効化

EIS を有効にするには、ImageStabilizationMode.EIS を使用するようにセッションを設定します。デバイスが EIS 機能をサポートしていない場合、ARCore から例外がスローされます。

Java

if (!session.isImageStabilizationModeSupported(Config.ImageStabilizationMode.EIS)) {
  return;
}
Config config = session.getConfig();
config.setImageStabilizationMode(Config.ImageStabilizationMode.EIS);
session.configure(config);

Kotlin

if (!session.isImageStabilizationModeSupported(Config.ImageStabilizationMode.EIS)) return
session.configure(
  session.config.apply { imageStabilizationMode = Config.ImageStabilizationMode.EIS }
)

座標を変換する

EIS がオンになっている場合、レンダラは、カメラの背景をレンダリングする際に、変更されたデバイス座標と、EIS 補正を組み込んだ照合用テクスチャ座標を使用する必要があります。EIS 補正座標を取得するには、Frame.transformCoordinates3d() を使用します。入力として OPENGL_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES、出力として EIS_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES を使用し、3D デバイス座標を取得するため、出力として EIS_TEXTURE_NORMALIZED を使用して 3D テクスチャ座標を取得します。現時点では、Frame.transformCoordinates3d() でサポートされている入力座標タイプは OPENGL_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES のみです。

Java

final FloatBuffer cameraTexCoords =
    ByteBuffer.allocateDirect(COORDS_BUFFER_SIZE_3D)
        .order(ByteOrder.nativeOrder())
        .asFloatBuffer();

final FloatBuffer screenCoords =
    ByteBuffer.allocateDirect(COORDS_BUFFER_SIZE_3D)
        .order(ByteOrder.nativeOrder())
        .asFloatBuffer();

final FloatBuffer NDC_QUAD_COORDS_BUFFER =
    ByteBuffer.allocateDirect(COORDS_BUFFER_SIZE_2D)
        .order(ByteOrder.nativeOrder())
        .asFloatBuffer()
        .put(
            new float[] {
              /*0:*/ -1f, -1f, /*1:*/ +1f, -1f, /*2:*/ -1f, +1f, /*3:*/ +1f, +1f,
            });

final VertexBuffer screenCoordsVertexBuffer =
    new VertexBuffer(render, /* numberOfEntriesPerVertex= */ 3, null);
final VertexBuffer cameraTexCoordsVertexBuffer =
    new VertexBuffer(render, /* numberOfEntriesPerVertex= */ 3, null);

NDC_QUAD_COORDS_BUFFER.rewind();
frame.transformCoordinates3d(
    Coordinates2d.OPENGL_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES,
    NDC_QUAD_COORDS_BUFFER,
    Coordinates3d.EIS_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES,
    screenCoords);
screenCoordsVertexBuffer.set(screenCoords);

NDC_QUAD_COORDS_BUFFER.rewind();
frame.transformCoordinates3d(
    Coordinates2d.OPENGL_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES,
    NDC_QUAD_COORDS_BUFFER,
    Coordinates3d.EIS_TEXTURE_NORMALIZED,
    cameraTexCoords);
cameraTexCoordsVertexBuffer.set(cameraTexCoords);

Kotlin

val COORDS_BUFFER_SIZE_2D = 2 * 4 * Float.SIZE_BYTES
val COORDS_BUFFER_SIZE_3D = 3 * 4 * Float.SIZE_BYTES
val cameraTexCoords =
  ByteBuffer.allocateDirect(COORDS_BUFFER_SIZE_3D)
    .order(ByteOrder.nativeOrder())
    .asFloatBuffer()
val screenCoords =
  ByteBuffer.allocateDirect(COORDS_BUFFER_SIZE_3D)
    .order(ByteOrder.nativeOrder())
    .asFloatBuffer()
val cameraTexCoordsVertexBuffer = VertexBuffer(render, /* numberOfEntriesPerVertex= */ 3, null)
val screenCoordsVertexBuffer = VertexBuffer(render, /* numberOfEntriesPerVertex= */ 3, null)
val NDC_QUAD_COORDS_BUFFER =
  ByteBuffer.allocateDirect(COORDS_BUFFER_SIZE_2D)
    .order(ByteOrder.nativeOrder())
    .asFloatBuffer()
    .apply {
      put(
        floatArrayOf(
          /* 0: */
          -1f,
          -1f,
          /* 1: */
          +1f,
          -1f,
          /* 2: */
          -1f,
          +1f,
          /* 3: */
          +1f,
          +1f
        )
      )
    }
NDC_QUAD_COORDS_BUFFER.rewind()
frame.transformCoordinates3d(
  Coordinates2d.OPENGL_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES,
  NDC_QUAD_COORDS_BUFFER,
  Coordinates3d.EIS_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES,
  screenCoords
)
screenCoordsVertexBuffer.set(screenCoords)

NDC_QUAD_COORDS_BUFFER.rewind()
frame.transformCoordinates3d(
  Coordinates2d.OPENGL_NORMALIZED_DEVICE_COORDINATES,
  NDC_QUAD_COORDS_BUFFER,
  Coordinates3d.EIS_TEXTURE_NORMALIZED,
  cameraTexCoords
)
cameraTexCoordsVertexBuffer.set(cameraTexCoords)

EIS がオフの場合、出力された 3D 座標は対応する 2D 座標と等価であり、z 値は変化しないように設定されます。

シェーダーを変更する

計算された 3D 座標は、バックグラウンドレンダリングシェーダーに渡す必要があります。頂点バッファは EIS で 3D になりました。

layout(location = 0) in vec4 a_Position;
layout(location = 1) in vec3 a_CameraTexCoord;
out vec3 v_CameraTexCoord;
void main() {
  gl_Position = a_Position;
  v_CameraTexCoord = a_CameraTexCoord;
}

また、フラグメントシェーダーには遠近補正を適用する必要があります。

precision mediump float;
uniform samplerExternalOES u_CameraColorTexture;
in vec3 v_CameraTexCoord;
layout(location = 0) out vec4 o_FragColor;
void main() {
  vec3 tc = (v_CameraTexCoord / v_CameraTexCoord.z);
  o_FragColor = texture(u_CameraColorTexture, tc.xy);
}

詳しくは、hello_eis_kotlin サンプルアプリをご覧ください。