体感Kinect结合Unity3D引擎开发虚拟现实AR

发表于2016-01-09
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  2015年的第一场源创会,由 @爱吃鱼的猫大哥 做了一篇虚拟现实—我们能做的其实很多的猪蹄,主要介绍了增强现实框架-MetaioSDK开发包,我想大家对于这个主题肯定吃的还不够过瘾,那么今天就在来点猛料,满足大家欲望!由于公司业务需要,我也用这个sdk做过Android上一个虚拟现实app小例子,毕竟收费,有一些功能不付费体验不到,在加上后面跟上需要做一个大型户外体验的虚拟项目,综合考虑选择微软体感Kinect结合Unity3D引擎开发虚拟现实AR! @红薯 是不是后面考虑让我参加一期嘉宾演讲了,哈哈!废话不多扯,直接上干货!

  首先上好猪蹄和各种佐料:

         

  大概的流程:Kinect打开之后运行,unity通过绑定的脚本会首先获取RGB流和Depth流,以及骨骼数据(主要为识别手势和人多位置做准),其次通过脚本获取各种手势,以及位置,比如SwipeRight没右手挥动一次,就会切换一个例子场景直接与实时拍摄的场景完美融合(效果图稍后呈上),包括RaiseRightHand会出现流星撞地面,感觉像世界末日的感觉。最后就是同时利用unity的GuiTexture实时显示RGB流!说了那么多先上一张效果图感受下激情摧毁办公室:

   

     好了,材料准备好了,该看的都看了,接下来重点来了,就是放干货一步一步看看怎么做出来:

  第一步,也是最重要的一步,就是实现3D模型显示在平面2D图片上面,这个用unity真的很方便,首先需要添加一个摄像机Camera,并在摄像机Depth属性设置为-1,在MainCamera设置为0,说明背景层是最深,其他model所在的相机的Depth是0,这样确保3D模型在背景的前面!这里面有一点需要注意的就是一定要保证MainCamera和所有的模型的layer都在Defaule层!(在这里不得不说unity真的很方便)!

  在第一步基础上,第二步实现把Kinect获得RGB流显示出来,这个如果大家不会封装可以利用Kinect结合Unity3D引擎开发体感游戏(一) 里面的卡耐基梅隆的kinectWrapper.unitypackage,我这个就是在这个基础上修改的拓展了不少新功能,目前可以支持KinectSdk1.8版本!如果你比较熟悉unity,可以这样做:

  注:kinect封装脚本代码过多,这里接贴出一些关键点,不是很清楚,可以看卡耐基梅隆包,里面实现方法都差不多

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void Update () 
{
KinectManager manager = KinectManager.Instance;//RGB流封装在这个脚本里面
        if(manager && manager.IsInitialized())
        {
                //利用GetUsersClrTex()函数获得Texture2D的RGB流!
            this.renderer.material.mainTexture = manager.GetUsersClrTex();
             
/*******************在KinectManager脚本里面函数实现*********************/
 public Texture2D GetUsersClrTex()
    { 
    return usersClrTex;
    }
/*******************************************/

  到了这一步,就可以把这个脚本直接绑定到Plane对象!这个时候RGB流就显示出来了!如果你和我一样用plane对象,有一个地方需要注意,就是它的属性的Tiling的x设置为-1(这里在扯一句废话,不清楚的可以先了解下unity怎么用,在来看可能更快)。

  第三步,在第二步基础上,绑定Tornado(龙卷风)模型,绑定这个模型是为了让Tornado跟着人一起平移运动,人道哪里,Tornado就跟随着!直接看代码:

     

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void Update () 
    {
        KinectManager manager = KinectManager.Instance;
        if(manager && manager.IsInitialized())
        {
            this.renderer.material.mainTexture = manager.GetUsersClrTex();
         
            int iJointIndex = (int)TrackedJoint;
             
            if(manager.IsUserDetected())
            {
            uint userId = manager.GetPlayer1ID();       
            if(manager.IsJointTracked(userId, iJointIndex))
            {
            //获得需要绑定骨骼点的X,Y,Z坐标,绑定Tornado
              Vector3 posJoint = manager.GetRawSkeletonJointPos(userId, iJointIndex);
              Vector2 posDepth = manager.GetDepthMapPosForJointPos(posJoint); 
              Vector2 posColor = manager.GetColorMapPosForDepthPos(posDepth);
                     
              float scaleX = (float)posColor.x / KinectWrapper.Constants.ImageWidth;
        float scaleY = 1.0f - (float)posColor.y / KinectWrapper.Constants.ImageHeight;              
                      Vector3 localPos = new Vector3(scaleX * 10f - 5f, 0f, scaleY * 10f - 5f);
              Vector3 vPosOverlay = transform.TransformPoint(localPos);
                     
                                        //保证Tornado一直是水平移动
                    if(OverlayObject)
                    {
                        double num_y = -11.9;
                        double num_z = -4.52;
                        vPosOverlay.y = (float)num_y;
                        vPosOverlay.z = (float)num_z;
                        OverlayObject.transform.position = vPosOverlay;
                    }
 
                }
                 
            }
             
        }
    }

这里在扯一句废话,这个代码编辑,有很大的提高空间!

  第四步,这个让Tornado已经随人一起移动,接下来实现RaiseRightHand和SwipeRight切换粒子场景,直接上代码

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//这个就是手势判定产生动作切换场景代码
if(slideChangeWithGestures && gestureListener)
            {
                if(gestureListener.IsSwipeLeft())
                {
                    m_CurrentElementIndex++;
                    m_CurrentParticleIndex = 0;
                    ShowParticle();
                    RotateToNext();
                }
                else if(gestureListener.IsSwipeRight())
                {
                    m_CurrentElementIndex++;
                    m_CurrentParticleIndex = 0;
                    ShowParticle();
                    RotateToPrevious();
                }
                else if(gestureListener.IsRaiseRightHand())
                {
                    m_CurrentElementIndex = 6;;
                    m_CurrentParticleIndex = 0;
                    ShowParticle();
                    RotateToPrevious();
                }
                else if(gestureListener.IsRaiseLeftHand())
                {
                    m_CurrentElementIndex = 7;
                    m_CurrentParticleIndex = 0;
                    ShowParticle();
                    RotateToPrevious();
                }
    }

  那么里面的ShowParticle() 函数和  RotateToPrevious()函数的作用分别是:

ShowParticle() :主要切换显示不同场景粒子效果,比如Rain、Snow、Lighting等效果。上实现代码:

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#region Functions
    void ShowParticle()
    {
        if(m_CurrentElementIndex == 6 && m_CurrentElementIndex == 7)
        {
            ;
        }
        else if(m_CurrentElementIndex<0)
        {
            m_CurrentElementIndex = 5;
        }
         
        if(m_CurrentElementIndex==0)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListFire;
            m_ElementName = "FIRE";
            music.PlayOneShot(theSound);
            //music.Play(); 
        }
        else if(m_CurrentElementIndex==1)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListWater;
            m_ElementName = "WATER";
            music.PlayOneShot(theSound);
            //music.Play(); 
        }
        else if(m_CurrentElementIndex==2)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListWind;
            m_ElementName = "WIND";
            music.PlayOneShot(theSound);
            //music.Play(); 
        }
        else if(m_CurrentElementIndex==6)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListEarth;
            m_ElementName = "EARTH";
            music.PlayOneShot(theSound);
            //music.Play(); 
        }
        else if(m_CurrentElementIndex==3)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListThunder;
            m_ElementName = "THUNDER";
            //music.PlayOneShot(theSound);
            music.Play(); 
        }
        else if(m_CurrentElementIndex==4)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListIce;
            m_ElementName = "ICE";
            music.PlayOneShot(theSound);
            //music.Play(); 
        }
        else if(m_CurrentElementIndex==5)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListLight;
            m_ElementName = "LIGHT";
            music.PlayOneShot(theSound);
            //music.Play(); 
        }
        else if(m_CurrentElementIndex==7)
        {
            music.Stop();
            m_CurrentElementList = m_PrefabListDarkness;
            m_ElementName = "DARKNESS";
            music.PlayOneShot(theSound);
            //music.Play(); 
        }
 
        if(m_CurrentElementIndex == 5 || m_CurrentElementIndex == 6 || m_CurrentElementIndex == 7)
        {
            m_CurrentElementIndex = 0;
        }
         
        if(m_CurrentParticleIndex>=m_CurrentElementList.Length)
        {
            m_CurrentParticleIndex = 0;
        }
        else if(m_CurrentParticleIndex<0)
        {
            m_CurrentParticleIndex = m_CurrentElementList.Length-1;
        }
         
        m_ParticleName = m_CurrentElementList[m_CurrentParticleIndex].name;
         
        if(m_CurrentParticle!=null)
        {
            DestroyObject(m_CurrentParticle);
        }
 
        m_CurrentParticle = (GameObject) Instantiate(m_CurrentElementList[m_CurrentParticleIndex]);
 
        music.volume = musicVolume; 
    }
    #endregion {Functions}

  RotateToPrevious():主要也是切换场景,不过不是粒子,是为了切换一个立方体,以提示切换场景成功信号(主要是考虑用户体验性)!还是上代码吧!

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private void RotateToNext()
    {
        tex = (tex + 1) % maxTextures;
         
        if(!isBehindUser)
        {
            side = (side + 1) % maxSides;
        }
        else
        {
            if(side <= 0)
                side = maxSides - 1;
            else
                side -= 1;
        }
 
        if(horizontalSides[side] && horizontalSides[side].renderer)
        {
            horizontalSides[side].renderer.material.mainTexture = slideTextures[tex];
        }
         
        float yawRotation = !isBehindUser ? 360f / maxSides : -360f / maxSides;
        Vector3 rotateDegrees = new Vector3(0f, yawRotation, 0f);
        targetRotation *= Quaternion.Euler(rotateDegrees);
        isSpinning = true;
    }

  然后将脚本绑定到camera或者自己需要的对象物体上,这样就可以控制切换场景了,至于手势判定,这个只需要你获得了骨骼数据了,是很好写出来手势判定的,这里就不赘述了!

     第五步,我们就看看效果吧,直接上图:

下图为:流星撞地球,激情毁灭办公室

   

下图为闪电效果:

   

   

下图为龙卷风效果:

   

下图为下雨效果:

   

  真正的效果,可能截图感觉不是逼真,但是在程序跑的时候,感觉会好很多,图像不是很清晰主要一是kinect的分辨率只有640*480,二来室内还没开灯,有一张闪电图片就是开灯了,就会清楚多!

  后期计划:加入高清摄像头,使2D画面更加清晰;
  添加更多音效;
  加入更多手势动作判断,更多互动使其更好玩。

  这篇文章主要比较简单介绍了下虚拟现实,希望可以起到一个抛砖引玉的作用,欢迎指正,谢谢!

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