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使用安卓设备的传感器实现3Dof的VR效果

渲染框架

Sceneform-EQR：
这是我对sceneform的扩展，目前已依赖最新版本（v1.54）的filament。

安卓传感器

利用 Android 传感器框架，可以访问多种类型的传感器。其中一些传感器基于硬件，有些基于软件。基于硬件的传感器是构建的物理组件手机或平板设备他们通过直接测量特定环境状况来推导出数据例如加速度、地磁场强度或角度变化。基于软件虽然它们模拟了基于硬件的传感器，但它们不是物理设备。基于软件的传感器从一个或多个基于硬件的传感器获取数据，有时也称为虚拟传感器，传感器或合成传感器例如，线性加速度传感器和重力传感器基于软件的传感器。下图总结了 Android 支持的传感器平台。

很少有 Android 设备拥有所有类型的传感器。例如，大多数手机设备和带有加速度计和磁力计的平板电脑，但配备气压计或温度计此外，一个设备可以有多个特定类型的传感器。对于例如，一个设备可以有两个重力传感器，每个重力传感器的范围各不相同。
Android 平台支持的传感器类型。

实现步骤

步骤简述：通过使用安卓的传感器获取到实时的三轴旋转角度，再同步给场景相机，即可实现3dof的VR效果。

通过旋转矢量传感器获取方位角

注册传感器

    public void registerListener(){mSensorManager.registerListener(this,mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR),SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME);}

获取方位角

    @Overridepublic void onSensorChanged(SensorEvent event) {//1.switch (event.sensor.getType()) {case Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR:processSensorOrientation(event.values);break;}}

处理方位角

这里需要针对手机的旋转状态（横屏or竖屏）作处理。

    private void processSensorOrientation(float[] srcRotation) {float[] rotationMatrix = new float[9];
//        float[] rotation = {-srcRotation[1],srcRotation[2],srcRotation[0]};SensorManager.getRotationMatrixFromVector(rotationMatrix, srcRotation);final int worldAxisX;final int worldAxisY;switch (windowManager.getDefaultDisplay().getRotation()) {case Surface.ROTATION_90:worldAxisX = SensorManager.AXIS_Z;worldAxisY = SensorManager.AXIS_MINUS_X;break;case Surface.ROTATION_180:worldAxisX = SensorManager.AXIS_MINUS_X;worldAxisY = SensorManager.AXIS_MINUS_Z;break;case Surface.ROTATION_270:worldAxisX = SensorManager.AXIS_MINUS_Z;worldAxisY = SensorManager.AXIS_X;break;case Surface.ROTATION_0:default:worldAxisX = SensorManager.AXIS_X;worldAxisY = SensorManager.AXIS_Z;break;}float[] adjustedRotationMatrix = new float[9];SensorManager.remapCoordinateSystem(rotationMatrix, worldAxisX,worldAxisY, adjustedRotationMatrix);// yaw/pitch/rollfloat[] orientation = new float[3];SensorManager.getOrientation(adjustedRotationMatrix, orientation);}

这时，获取到的orientation中三个分量，分别表示方位角、俯仰角、横滚角。
下一步我们需要将其转为渲染框架中设置相机姿态所需的四元数。

将欧拉角转为旋转四元数

将角度转为四元数

注意：这里需要注意设备坐标系和渲染框架坐标系的方向的区别。
下面传入的参数更改了坐标轴。

    /*** 计算旋转四元数* @return ENU坐标系的姿态//东北天坐标系*/private Quaternion calculateRotation(float yaw,float pitch,float roll){return PoseUtils.toQuaternion(-pitch, -yaw, -roll);}

更新场景相机的姿态

获取场景相机，并更新其Rotation

getScene().getCamera().setWorldRotation(quaternion);

运行效果

VR效果

在这里插入图片描述

下图源于：通过手势事件实现在AR/VR等三维场景中的控制模型旋转、平移与缩放
由于采用同一个场景，因此不再额外录屏上传

补充：3Dof的AR效果可用同样的方式实现，只是需要额外接入相机实时预览画面。可以使用安卓提供的Camera2类实现。

源码示例

请转至github查看。链接：Sceneform-EQR

相关类

VrSceneView.java

Git仓库

Sceneform-EQR