iOS 版 Google Cardboard 快速入门

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本指南介绍如何使用 Cardboard SDK for iOS 打造您自己的虚拟实境 (VR) 体验。

您可以使用 Cardboard SDK 将智能手机转变成 VR 平台。智能手机可以呈现立体呈现的 3D 场景、跟踪头部移动并做出反应,还能通过检测用户何时按观看者按钮来与应用互动。

首先,您将使用 HelloCardboard,这是一款演示 Cardboard SDK 核心功能的演示游戏。在游戏中,用户会环游虚拟世界寻找和收集物体。该指南介绍了如何执行以下操作:

  • 设置您的开发环境
  • 下载并构建演示版应用
  • 扫描 Cardboard 观看器的二维码以保存其参数
  • 跟踪用户的头部动作
  • 为每只眼睛设置正确的失真值,以渲染立体图像

设置您的开发环境

硬件要求:

软件要求:

下载并构建演示版应用

Cardboard SDK 使用预编译的协议缓冲区 C++ 源文件构建而成。从头开始构建源代码文件的步骤如下:此处

  1. 运行以下命令,从 GitHub 克隆 Cardboard SDK 和 Hello Cardboard 演示版应用:

    git clone https://github.com/googlevr/cardboard.git
  2. 在代码库根目录中运行以下命令,将 Protocol Buffer 依赖项安装到 Xcode 项目中:

    pod install
  3. 在 Xcode 中打开 Cardboard 工作区 (Cardboard.xcworkspace)。

  4. 更改应用的软件包 ID,以便与您的团队一起为应用签名。

  5. 依次转到 SDK >Build Phases &gt Link Binary With Libraries

    1. 选择“libPods-sdk.a”,然后点击 &-39; 按钮,即可从列表中移除它。
    2. 点击 + '+' 按钮并选择 libProtobuf-C++.a 即可将其添加到列表。如果出现提示使用 XCFramework 的消息,请点击“Add Anyway”。
  6. 点击运行

扫描二维码

如需保存设备参数,请扫描 Cardboard 观看器上的二维码:

试用演示

在 HelloCardboard 中,您将寻找并收集 3D 空间中的测地球体。

如需查找和收集球体,请执行以下操作:

  1. 头部朝任意方向移动,直至您看到漂浮的球体。

  2. 直接观察球体。这会导致其颜色发生变化。

  3. 按下 Cardboard 观看器按钮以“收集”球体。

配置设备

当用户点按齿轮图标切换 Cardboard 观看器时,系统会在 HelloCardboardOverlayView 中调用 didTapSwitchButton 方法。

- (void)didTapSwitchButton:(id)sender {
  if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(didTapBackButton)]) {
    [self.delegate didChangeViewerProfile];
  }
  self.settingsBackgroundView.hidden = YES;
}

这将调用 CardboardQrCode_scanQrCodeAndSaveDeviceParams,这会打开用于扫描观看者的二维码的窗口。当用户扫描二维码时,设备的失真参数会更新。

- (void)switchViewer {
  CardboardQrCode_scanQrCodeAndSaveDeviceParams();
}

- (void)didChangeViewerProfile {
  [self pauseCardboard];
  [self switchViewer];
  [self resumeCardboard];
}

头部跟踪

创建头部智能设备

该头部跟踪器在 HelloCardboardViewControllerviewDidLoad 方法中创建一次:

_cardboardHeadTracker = CardboardHeadTracker_create();

暂停和恢复头部智能设备

HelloCardboardViewController 类中的 pauseCardboardresumeCardboard 方法分别暂停和恢复头部跟踪器。resumeCardboard 还会设置 _updateParams 标志,这会导致设备参数在下一次绘制调用中更新。

- (void)pauseCardboard {
  self.paused = true;
  CardboardHeadTracker_pause(_cardboardHeadTracker);
}

- (void)resumeCardboard {
  // Parameters may have changed.
  _updateParams = YES;

  // Check for device parameters existence in app storage. If they're missing,
  // we must scan a Cardboard QR code and save the obtained parameters.
  uint8_t *buffer;
  int size;
  CardboardQrCode_getSavedDeviceParams(&buffer, &size);
  if (size == 0) {
    [self switchViewer];
  }
  CardboardQrCode_destroy(buffer);

  CardboardHeadTracker_resume(_cardboardHeadTracker);
  self.paused = false;
}

镜头失真

每次扫描新的二维码时,以下代码都会读取已保存的参数,并使用这些参数创建镜头失真对象,该对象会将适当的镜头失真应用于渲染的内容:

CardboardQrCode_getSavedDeviceParams(&encodedDeviceParams, &size);

// Create CardboardLensDistortion.
CardboardLensDistortion_destroy(_cardboardLensDistortion);
_cardboardLensDistortion =
    CardboardLensDistortion_create(encodedDeviceParams, size, width, height);

// Initialize HelloCardboardRenderer.
_renderer.reset(new cardboard::hello_cardboard::HelloCardboardRenderer(
      _cardboardLensDistortion, _cardboardHeadTracker, width, height));

渲染

在 Cardboard 中呈现内容涉及以下内容:

  • 创建纹理
  • 获取左右眼的视图和投影矩阵
  • 创建渲染程序并设置失真网格
  • 渲染每一帧

创建纹理

内容绘制在纹理上,纹理拆分为左右眼部分。这两个部分分别在 _leftEyeTexture_rightEyeTexture 中初始化。示例应用为双眼使用单一纹理,但您也可以为每只眼睛创建不同的纹理。

// Generate texture to render left and right eyes.
glGenTextures(1, &_eyeTexture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, _eyeTexture);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, _width, _height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);

_leftEyeTexture.texture = _eyeTexture;
_leftEyeTexture.left_u = 0;
_leftEyeTexture.right_u = 0.5;
_leftEyeTexture.top_v = 1;
_leftEyeTexture.bottom_v = 0;

_rightEyeTexture.texture = _eyeTexture;
_rightEyeTexture.left_u = 0.5;
_rightEyeTexture.right_u = 1;
_rightEyeTexture.top_v = 1;
_rightEyeTexture.bottom_v = 0;
CheckGLError("Create Eye textures");

这些纹理会作为参数传入 CardboardDistortionRenderer_renderEyeToDisplay

获取左右眼的视图和投影矩阵

首先,检索左眼和右眼的眼矩阵

CardboardLensDistortion_getEyeFromHeadMatrix(_lensDistortion, kLeft, _eyeMatrices[kLeft]);
CardboardLensDistortion_getEyeFromHeadMatrix(_lensDistortion, kRight, _eyeMatrices[kRight]);
CardboardLensDistortion_getProjectionMatrix(_lensDistortion, kLeft, kZNear, kZFar,
                                            _projMatrices[kLeft]);
CardboardLensDistortion_getProjectionMatrix(_lensDistortion, kRight, kZNear, kZFar,
                                            _projMatrices[kRight]);

接下来,获取每只眼睛的失真网格,并将其传递给失真渲染程序:

CardboardLensDistortion_getDistortionMesh(_lensDistortion, kLeft, &leftMesh);
CardboardLensDistortion_getDistortionMesh(_lensDistortion, kRight, &rightMesh);

创建渲染程序并设置正确的失真网格

渲染程序只需初始化一次。渲染程序创建完毕后,根据 CardboardLensDistortion_getDistortionMesh 函数返回的网格值,为左眼和右眼设置新的失真网格。

_distortionRenderer = CardboardOpenGlEs2DistortionRenderer_create();
CardboardDistortionRenderer_setMesh(_distortionRenderer, &leftMesh, kLeft);
CardboardDistortionRenderer_setMesh(_distortionRenderer, &rightMesh, kRight);

呈现内容

CardboardHeadTracker_getPose 检索当前头部方向:

CardboardHeadTracker_getPose(_headTracker, targetTime, position, orientation);
_headView =
    GLKMatrix4Multiply(GLKMatrix4MakeTranslation(position[0], position[1], position[2]),
                       GLKMatrix4MakeWithQuaternion(GLKQuaternionMakeWithArray(orientation)));

使用当前的头部方向与视图和投影矩阵来组合视图投影矩阵,并用它们渲染每只眼睛的世界内容:

// Draw left eye.
glViewport(0, 0, _width / 2.0, _height);
glScissor(0, 0, _width / 2.0, _height);
DrawWorld(_leftEyeViewPose, GLKMatrix4MakeWithArray(_projMatrices[kLeft]));

// Draw right eye.
glViewport(_width / 2.0, 0, _width / 2.0, _height);
glScissor(_width / 2.0, 0, _width / 2.0, _height);
DrawWorld(_rightEyeViewPose, GLKMatrix4MakeWithArray(_projMatrices[kRight]));

使用 CardboardDistortionRenderer_renderEyeToDisplay 对内容应用失真校正,并将内容呈现到屏幕上。

CardboardDistortionRenderer_renderEyeToDisplay(_distortionRenderer, renderTarget, /*x=*/0,
                                               /*y=*/0, _width, _height, &_leftEyeTexture,
                                               &_rightEyeTexture);