Rust VR开发库openxr的使用:跨平台OpenXR标准实现与虚拟现实应用开发

Rust VR开发库openxr的使用:跨平台OpenXR标准实现与虚拟现实应用开发

基本示例

以下是使用openxr进行VR开发的基本示例:

use openxr as xr;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 初始化OpenXR实例
    let entry = xr::Entry::linked()?;
    let extensions = xr::ExtensionSet::default();
    let instance = entry.create_instance(
        &xr::ApplicationInfo {
            application_name: "OpenXR Rust Demo",
            application_version: 1,
            engine_name: "No Engine",
            engine_version: 0,
        },
        &extensions,
        &[],
    )?;
    
    // 获取系统信息
    let system = instance.system(xr::FormFactor::HEAD_MOUNTED_DISPLAY)?;
    let system_properties = instance.system_properties(system)?;
    println!("System properties: {:?}", system_properties);
    
    // 创建会话
    let graphics_requirements = xr::VulkanRequirements::new();
    let session = unsafe {
        instance.create_session(
            system,
            &xr::VulkanGraphicsRequirements::new(),
            None,
        )
    }?;
    
    // 主循环
    loop {
        let event = instance.poll_event()?;
        match event {
            Some(xr::Event::SessionStateChanged(e)) => {
                println!("Session state changed to {:?}", e.state);
                if e.state == xr::SessionState::STOPPING {
                    break;
                }
            }
            None => break,
            _ => {}
        }
    }
    
    Ok(())
}

完整Vulkan渲染示例

use openxr as xr;
use ash::{vk, Entry as AshEntry, Instance as AshInstance};

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 1. 初始化OpenXR
    let xr_entry = xr::Entry::linked()?;
    let extensions = xr::ExtensionSet::default();
    let xr_instance = xr_entry.create_instance(
        &xr::ApplicationInfo {
            application_name: "Vulkan OpenXR Demo",
            application_version: 1,
            engine_name: "No Engine",
            engine_version: 0,
        },
        &extensions,
        &[],
    )?;
    
    // 2. 初始化Vulkan
    let ash_entry = AshEntry::linked()?;
    let ash_instance = unsafe {
        ash_entry.create_instance(
            &vk::InstanceCreateInfo::builder()
                .application_info(&vk::ApplicationInfo {
                    application_name: b"Vulkan OpenXR Demo\0".as_ptr() as *const i8,
                    application_version: 1,
                    engine_name: b"No Engine\0".as_ptr() as *const i8,
                    engine_version: 0,
                    api_version: vk::make_api_version(0, 1, 0, 0),
                }),
            None,
        )
    }?;
    
    // 3. 创建OpenXR系统
    let system = xr_instance.system(xr::FormFactor::HEAD_MOUNTED_DISPLAY)?;
    
    // 4. 创建OpenXR会话
    let session = unsafe {
        xr_instance.create_session(
            system,
            &xr::VulkanGraphicsRequirements::new(),
            Some(&vk::PhysicalDevice::default()),
        )
    }?;
    
    // 5. 创建交换链
    let swapchain = unsafe {
        session.create_swapchain(&xr::SwapchainCreateInfo {
            create_flags: xr::SwapchainCreateFlags::EMPTY,
            usage_flags: xr::SwapchainUsageFlags::COLOR_ATTACHMENT,
            format: vk::Format::R8G8B8A8_SRGB as i32,
            sample_count: 1,
            width: 1920,
            height: 1080,
            face_count: 1,
            array_size: 1,
            mip_count: 1,
        })
    }?;
    
    // 6. 渲染循环
    session.begin(xr::ViewConfigurationType::PRIMARY_STEREO)?;
    
    loop {
        let event = xr_instance.poll_event()?;
        match event {
            Some(xr::Event::SessionStateChanged(e)) => {
                if e.state == xr::SessionState::STOPPING {
                    break;
                }
            }
            None => break,
            _ => {}
        }
        
        // 渲染逻辑...
    }
    
    Ok(())
}

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Rust VR开发库openxr的使用:跨平台OpenXR标准实现与虚拟现实应用开发

介绍

OpenXR是一个开放的、免版税的VR/AR标准,由Khronos Group制定。Rust的openxr库提供了对OpenXR标准的绑定,允许开发者使用Rust语言开发跨平台的虚拟现实和增强现实应用。

这个库的主要特点包括:

  • 完全支持OpenXR 1.0标准
  • 跨平台支持(Windows/Linux/Android等)
  • 内存安全保证
  • 符合Rust的零成本抽象原则
  • 提供高级和低级API

完整示例demo

下面是一个完整的OpenXR应用示例,整合了初始化、渲染、输入处理和空间追踪功能:

use openxr as xr;
use std::sync::Arc;

fn main() -> xr::Result<()> {
    // 1. 初始化OpenXR实例
    let entry = xr::Entry::linked();
    let exts = entry.enumerate_extensions()?;
    let layers = entry.enumerate_layers()?;

    let instance = entry.create_instance(
        &xr::ApplicationInfo {
            application_name: "OpenXR Demo",
            application_version: 1,
            engine_name: "Rust OpenXR Engine",
            engine_version: 1,
            api_version: xr::Version::new(1, 0, 0),
        },
        &layers,
        &exts,
    )?;

    // 2. 获取系统信息
    let system = instance.system(xr::FormFactor::HEAD_MOUNTED_DISPLAY)?;
    let view_configs = instance.enumerate_view_configurations(system)?;
    println!("支持的视图配置: {:?}", view_configs);

    // 3. 创建会话
    let session = instance.create_session(
        system,
        &xr::SessionCreateInfo {
            create_flags: xr::SessionCreateFlags::empty(),
            ..Default::default()
        },
    )?;

    // 4. 设置输入系统
    let action_set = instance.create_action_set("main_actions", "主动作集")?;
    let grab_action = action_set.create_action(
        "grab",
        "抓取对象",
        &[xr::ActionType::FLOAT_INPUT],
    )?;

    instance.suggest_interaction_profile_bindings(
        xr::Path::string("/interaction_profiles/khr/simple_controller")?,
        &[xr::Binding::new(
            &grab_action,
            xr::Path::string("/user/hand/right/input/select")?,
        )],
    )?;

    // 5. 创建空间参考
    let space = session.create_reference_space(xr::ReferenceSpaceType::STAGE)?;

    // 6. 主渲染循环
    'main_loop: loop {
        // 处理事件
        while let Some(event) = instance.poll_event()? {
            match event {
                xr::Event::SessionStateChanged(e) => {
                    println!("会话状态变为 {:?}", e.state);
                    if e.state == xr::SessionState::STOPPING {
                        break 'main_loop Ok(());
                    }
                }
                _ => {}
            }
        }

        // 同步输入动作
        let action_states = session.sync_actions(&[(&action_set, xr::ActionSetFlags::empty())])?;
        if let Ok(state) = action_states.get(&grab_action)?.float() {
            if state.current_state > 0.5 {
                println!("抓取动作激活!");
            }
        }

        // 获取视图位置和投影
        let views = session.locate_views(
            xr::ViewConfigurationType::PRIMARY_STEREO,
            xr::Time::from_nanos(0),
            &space,
        )?;

        for view in views {
            let proj = xr::fov_to_projection(&view.fov, 0.1, 100.0);
            // 这里应该将proj矩阵传递给渲染器
        }

        // 获取头显位置
        let head_pose = space.locate(&xr::Space::LOCAL, xr::Time::from_nanos(0))?;
        println!("头显位置: {:?}", head_pose.pose.position);
    }
}

代码说明

  1. 初始化阶段

    • 创建OpenXR入口点
    • 枚举可用扩展和层
    • 创建OpenXR实例
  2. 系统检测

    • 获取HMD设备系统ID
    • 检查支持的视图配置
  3. 会话管理

    • 创建与XR运行时会话
    • 处理会话状态变化事件
  4. 输入系统

    • 创建动作集和动作
    • 设置控制器绑定
    • 在每帧同步输入状态
  5. 空间追踪

    • 创建舞台参考空间
    • 获取头显和控制器位置
  6. 渲染循环

    • 处理事件
    • 更新输入状态
    • 获取视图投影矩阵
    • 跟踪头显位置

注意事项

  1. 运行此代码前请确保已安装OpenXR运行时(如SteamVR或Oculus)
  2. 不同平台可能需要启用特定扩展
  3. 实际应用中需要添加渲染器集成代码
  4. 性能关键的VR应用需要注意帧率稳定性
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