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為什么JavaScript也將征服VR世界

來(lái)源:投影時(shí)代 更新日期:2016-04-13 作者:佚名

    因?yàn)槲抑煌孢^(guò)公司的 Oculus DK2,所以這里是以 DK2 為內(nèi)容而展開(kāi)的。

    實(shí)際上,要用 javascript 來(lái)用 VR 程序是很簡(jiǎn)單的一件事:

    使用 Node.js 來(lái)讀取 Oculus 上的傳感器的數(shù)據(jù),將這些數(shù)據(jù)用 WebSocket 協(xié)議來(lái)提供一個(gè)服務(wù)。

    尋找一個(gè) 3D 游戲引擎,如 Three.js 來(lái)創(chuàng)建一個(gè) 3D 世界。

    讀取傳感器的值將其表示在 3D 世界中。

    這點(diǎn)也可以用在混合應(yīng)用上,你只需要有一個(gè) CardBoard 即可。使用 Cordova 讀取手機(jī)傳感器的數(shù)據(jù),再通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)改變 WebView 的狀態(tài)——除了發(fā)熱會(huì)比較嚴(yán)重,應(yīng)該沒(méi)有別的影響。

    基礎(chǔ)知識(shí):3D 世界與四元數(shù)

    在我們所熟知的 3D 游戲里,點(diǎn)的位置由三個(gè)坐標(biāo)決定的(x,y,z),如下圖所示:

    這三個(gè)坐標(biāo)只能表示我們?cè)谶@個(gè)世界的位置,而不能上下的看這個(gè)世界。

    Oculus DK2 用的是 MPU (Motion Processing Unit)芯片是 MPU6500,是第二個(gè)整合性 6 軸運(yùn)動(dòng)處理組件(第一個(gè)是 MPU6050)。它可以數(shù)字輸出 6 軸或 9 軸的旋轉(zhuǎn)矩陣、四元數(shù)(quaternion)、歐拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算數(shù)據(jù)。

    這時(shí)候,我們就需要?dú)W拉角以及四元數(shù)來(lái)表示物體在虛擬世界的狀態(tài)。(PS:原諒我只能簡(jiǎn)單地提一下)

    歐拉角是一組用于描述剛體姿態(tài)的角度,歐拉提出,剛體在三維歐氏空間中的任意朝向可以由繞三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合生成。通常情況下,三個(gè)軸是相互正交的。

    其對(duì)應(yīng)的三個(gè)角度又分別成為 roll(橫滾角),pitch(俯仰角)和 yaw(偏航角)。

    而四元數(shù)則是:

    四元數(shù)可以用于表示三維空間里的旋轉(zhuǎn)。它常用的另外兩種表示方式(三維正交矩陣和歐拉角)是等價(jià)的。人們用四元數(shù)來(lái)表示旋轉(zhuǎn)要解決兩個(gè)問(wèn)題,一是如何用四元數(shù)表示三維空間里的點(diǎn),二是如何用四元數(shù)表示三維空間的旋轉(zhuǎn)。

    之前玩過(guò)的 6050 出來(lái)大概就是這樣子的,如果你玩四軸飛行器的話,你也應(yīng)該這樣玩過(guò):

為什么JavaScript也將征服VR世界

    Copy/Paste 完上面的內(nèi)容后,你可能沒(méi)有啥概念,還是舉個(gè) hello,world 的例子。

    例子: 一個(gè) hello,world

    讓我們?cè)诨氐揭婚_(kāi)始說(shuō)的那三步,我們將需要做三件事:

    尋找一個(gè) Node 的 Oculus 拓展——不過(guò),這件事現(xiàn)在可以交給 WebVR。

    尋找一個(gè) Web 的 3D 庫(kù),及其對(duì)應(yīng)的 Oculus 展示插件。

    讀取傳感器數(shù)據(jù),顯示到虛擬世界中。

    如下圖所示:

為什么JavaScript也將征服VR世界

    于是找至了對(duì)應(yīng)的 Node 庫(kù)有:Node-HMD,它可以讀取傳感器的數(shù)據(jù)。

    還有 Three.js 和 Oculus Effect 插件,可以顯示出下面的視圖:

    這樣,我們 DK2 Control 讀取傳感器的數(shù)據(jù),就可以到這個(gè)虛擬世界玩了~~。

    更詳細(xì)的介紹可以見(jiàn): https://github.com/phodal/oculus-nodejs-threejs-example

    高級(jí)應(yīng)用: 火星漫游者

    上面的應(yīng)用示例還是太簡(jiǎn)單了,讓我們來(lái)看一個(gè)高級(jí)應(yīng)用——這是我們?cè)趦蓚(gè)月前做的另外一個(gè) Hackday Idea,這是另外一個(gè)“火星漫游者”:

    想象一下你想去看看火星,但是你又沒(méi)有錢(qián)去。而你可以租用這樣的一個(gè)機(jī)器人,然后你就可以在火星漫游了。

    因此,首先我們需要一個(gè)實(shí)時(shí)視頻通訊,這里我們就用到了 WebRTC:

    通過(guò) WebRTC 我們就可以在計(jì)算機(jī)瀏覽器上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊,再通過(guò) Three.js 就可以將這個(gè)視頻轉(zhuǎn)為一個(gè)近似 3D 的視角。而捕獲這個(gè)視頻即可以通過(guò)手機(jī)上的瀏覽器,也可以在手機(jī)上編寫(xiě)相應(yīng)的 Web 應(yīng)用。

    這里有一個(gè)在線的 Demo:http://laht.info/WebGL/DK2Demo.html

    架構(gòu)大致如下圖所示:

為什么JavaScript也將征服VR世界

    這樣我們就解決了實(shí)時(shí)視頻這個(gè)問(wèn)題,然后我們還需要去控制硬件:

    用 WebSocket 協(xié)議來(lái)提供 Oculus 的上、下、左、右運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)

    在手機(jī)上讀取這個(gè)傳感器數(shù)據(jù),并將這個(gè)數(shù)據(jù)通過(guò) BLE 傳送到小車(chē)上。

    小車(chē)以通過(guò)指令來(lái)做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

    關(guān)于這部分內(nèi)容的可以看我之前的那篇文章《我是如何 Hack 一個(gè)機(jī)器人的?》

    總結(jié): All in javascript

    與C坑坑(C++)相比,javascript 更適合搭建原型——快速、直接、有效,畢竟 C++ 編譯需要時(shí)間的。運(yùn)行起來(lái)的效果也如預(yù)期的一樣,電腦風(fēng)扇各種轉(zhuǎn),不知道是不是 Mac 專(zhuān)有的。不過(guò),我想這個(gè)性能問(wèn)題是一直都有的。

 標(biāo)簽:VR軟件 技術(shù)介紹
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