为什么JavaScript也将征服VR世界

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这篇文章本应该在 2 个月前就出现了，但是一直都没有足够的动力去写。直到，我最近在玩知乎，也看到了一个类似的问题。加上这是一个无聊的小长假，就把这篇文章写出来。

这篇文章分成四部分：

  • 基础知识：3D 世界与四元数
  • 一个 Hello, World
  • 应用篇——高级示例

因为我只玩过公司的 Oculus DK2，所以这里是以 DK2 为内容而展开的。

实际上，要用 JavaScript 来用 VR 程序是很简单的一件事：

  1. 使用 Node.js 来读取 Oculus 上的传感器的数据，将这些数据用 WebSocket 协议来提供一个服务。
  2. 寻找一个 3D 游戏引擎，如 Three.js 来创建一个 3D 世界。
  3. 读取传感器的值将其表示在 3D 世界中。

这点也可以用在混合应用上，你只需要有一个 CardBoard 即可。使用 Cordova 读取手机传感器的数据，再通过这些数据来改变 WebView 的状态——除了发热会比较严重，应该没有别的影响。

基础知识：3D 世界与四元数

在我们所熟知的 3D 游戏里，点的位置由三个坐标决定的（x，y，z），如下图所示：

这三个坐标只能表示我们在这个世界的位置，而不能上下的看这个世界。

Oculus DK2 用的是 MPU (Motion Processing Unit)芯片是 MPU6500，是第二个整合性 6 轴运动处理组件（第一个是 MPU6050）。它可以数字输出 6 轴或 9 轴的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据。

这时候，我们就需要欧拉角以及四元数来表示物体在虚拟世界的状态。（PS：原谅我只能简单地提一下）

欧拉角是一组用于描述刚体姿态的角度，欧拉提出，刚体在三维欧氏空间中的任意朝向可以由绕三个轴的转动复合生成。通常情况下，三个轴是相互正交的。

其对应的三个角度又分别成为 roll（横滚角），pitch（俯仰角）和 yaw（偏航角）。

而四元数则是：

四元数可以用于表示三维空间里的旋转。它常用的另外两种表示方式（三维正交矩阵和欧拉角）是等价的。人们用四元数来表示旋转要解决两个问题，一是如何用四元数表示三维空间里的点，二是如何用四元数表示三维空间的旋转。

之前玩过的 6050 出来大概就是这样子的，如果你玩四轴飞行器的话，你也应该这样玩过：

Copy/Paste 完上面的内容后，你可能没有啥概念，还是举个 hello，world 的例子。

例子: 一个 hello,world

让我们在回到一开始说的那三步，我们将需要做三件事：

  1. 寻找一个 Node 的 Oculus 拓展——不过，这件事现在可以交给 WebVR。
  2. 寻找一个 Web 的 3D 库，及其对应的 Oculus 展示插件。
  3. 读取传感器数据，显示到虚拟世界中。

如下图所示:

于是找至了对应的 Node 库有：Node-HMD，它可以读取传感器的数据。

还有 Three.js 和 Oculus Effect 插件，可以显示出下面的视图：

这样，我们 DK2 Control 读取传感器的数据，就可以到这个虚拟世界玩了~~。

更详细的介绍可以见： https://github.com/phodal/oculus-nodejs-threejs-example

高级应用: 火星漫游者

上面的应用示例还是太简单了，让我们来看一个高级应用——这是我们在两个月前做的另外一个 Hackday Idea，这是另外一个“火星漫游者”：

想象一下你想去看看火星，但是你又没有钱去。而你可以租用这样的一个机器人，然后你就可以在火星漫游了。

因此，首先我们需要一个实时视频通讯，这里我们就用到了 WebRTC:

通过 WebRTC 我们就可以在计算机浏览器上实现实时通讯，再通过 Three.js 就可以将这个视频转为一个近似 3D 的视角。而捕获这个视频即可以通过手机上的浏览器，也可以在手机上编写相应的 Web 应用。

这里有一个在线的 Demo：https://laht.info/WebGL/DK2Demo.html

架构大致如下图所示：

这样我们就解决了实时视频这个问题，然后我们还需要去控制硬件：

  1. 用 WebSocket 协议来提供 Oculus 的上、下、左、右运动的数据
  2. 在手机上读取这个传感器数据，并将这个数据通过 BLE 传送到小车上。
  3. 小车以通过指令来做相应的运动。

关于这部分内容的可以看我之前的那篇文章《我是如何 Hack 一个机器人的？》

总结: All in JavaScript

与C坑坑（C++）相比，JavaScript 更适合搭建原型——快速、直接、有效，毕竟 C++ 编译需要时间的。运行起来的效果也如预期的一样，电脑风扇各种转，不知道是不是 Mac 专有的。不过，我想这个性能问题是一直都有的。

本文文字及图片出自 www.jianshu.com

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