CN112087575A - 一种虚拟相机控制方法 - Google Patents

Abstract

为了解决基于现有全景漫游不顺畅平滑，易导致体验者眩晕的问题，本公开提供了一种虚拟相机控制方法及装置，使全景漫游更顺畅平滑，体验者在体验全景漫游时不易晕眩。本公开一种虚拟相机控制方法，包括：获取当前相机参数；获取目标相机参数；根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数；根据所述目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角。本申请还公开了相应的虚拟相机调节装置，本公开的装置和方法，基于预设的半衰期，确定目标帧相机参数，并基于目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角，使得全景漫游的相机旋转和视角调节更顺畅平滑。

Description

一种虚拟相机控制方法

技术领域

本公开涉及计算机领域，尤其涉及一种虚拟相机控制方法及装置。

背景技术

目前全景漫游技术应用于各行各业，用于展示现场效果，使人有一种身临其境的感觉。在Web端或者嵌入Webview网页的应用中，大多基于Three.js库，构建全景漫游体验场景。而Three.js库是基于WebGL技术，WebGL底层使用OpenGL图形API。

通常，会事先使用专业的全景拍摄设备拍摄出场景中若干张全景图片，全景图片的长宽比一般为2:1。使用HTML、CSS、JavaScript等web技术，结合Three.js库，在世界空间中构建一个虚拟的场景。对于每一张全景图片建立一个正六面体mesh或者球体mesh，将拍摄好的全景图片作为纹理贴图映射到mesh上，需要设置纹理贴图在mesh的内部，而不是外部。同时，在mesh内部构建一个虚拟相机，此虚拟相机一般为透视相机。一般虚拟相机会固定放置在几何体mesh的中心，通过鼠标或触屏控制相机的旋转和视角达到漫游的效果。

在全景漫游的操作手感上，对于虚拟相机的位置、旋转、视角等参数的控制，一般会采用第一人称视角的方式进行。而目前的全景漫游技术，对于虚拟相机的控制手感都不是很平滑顺畅，会有一定的僵硬感觉。例如在用鼠标在全景中进行旋转时，有些会直接严格控制虚拟相机的朝向角度跟随鼠标的移动；有些用鼠标滚轮缩放全景时，直接将缩放系数作用于虚拟相机的视角，会导致虚拟相机的视角缩放看起来很不自然。以上两个方面的虚拟相机控制手段都会让全景漫游不顺畅平滑，导致体验者会晕眩的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种虚拟相机控制方法及装置，使全景漫游更顺畅平滑，体验者在体验全景漫游时不易晕眩。

本公开的一方面，一种虚拟相机控制方法，包括：

获取当前相机参数，所述当前相机参数包括虚拟相机的当前水平朝向角度、当前竖直朝向角度和当前视角；

获取目标相机参数，所述目标相机参数包括虚拟相机的目标水平朝向角度、目标竖直朝向角度和目标视角；

根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，所述目标帧相机参数包括虚拟相机的目标帧水平朝向角度、目标帧竖直朝向角度和目标帧视角；

根据所述目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角。

可选的，所述获取目标相机参数包括：

获取相机变化参数，所述相机变化参数包括虚拟相机的水平方向变化目标、竖直方向变化目标和视角变化目标；

根据所述当前相机参数和所述相机变化参数，计算获得目标相机参数。

可选的，所述获取相机变化参数，包括：

根据对所述虚拟相机的，获取虚拟相机的水平方向变化目标和竖直方向变化目标；

获取对所述虚拟相机的，获取虚拟相机的视角变化目标。

可选的，所述根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，包括：

根据如下函数计算目标帧相机参数：

result＝dst+(src–dst)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

其中，result为目标帧相机参数，dst为目标相机参数，src为当前相机参数，delta为每帧时间，halfLife为半衰期。

可选的，所述方法还包括：在所述计算目标帧相机参数后修正目标帧相机参数；

所述修正目标帧相机参数包括：

若所述目标帧竖直朝向角度小于最小竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最小竖直阈值；

若所述目标帧竖直朝向角度大于最大竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最大竖直阈值；

若所述目标帧视角小于最小视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最小视角阈值；

若所述目标帧视角大于最大视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最大视角阈值。

本公开的第二方面，一种虚拟相机调节装置，包括：

第一获取模块，用于获取当前相机参数，所述当前相机参数包括虚拟相机的当前水平朝向角度、当前竖直朝向角度和当前视角；

第二获取模块，用于获取目标相机参数，所述目标相机参数包括虚拟相机的目标水平朝向角度、目标竖直朝向角度和目标视角；

计算模块，用于根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，所述目标帧相机参数包括虚拟相机的目标帧水平朝向角度、目标帧竖直朝向角度和目标帧视角；

调节模块，用于根据所述目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角。

可选的，所述获取目标相机参数包括：

获取相机变化参数，所述相机变化参数包括虚拟相机的水平方向变化目标、竖直方向变化目标和视角变化目标；

根据所述当前相机参数和所述相机变化参数，计算获得目标相机参数。

可选的，所述获取相机变化参数，包括：

根据对所述虚拟相机的，获取虚拟相机的水平方向变化目标和竖直方向变化目标；

获取对所述虚拟相机的，获取虚拟相机的视角变化目标。

可选的，所述根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，包括：

根据如下函数计算目标帧相机参数：

result＝dst+(src–dst)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

其中，result为目标帧相机参数，dst为目标相机参数，src为当前相机参数，delta为每帧时间，halfLife为半衰期。

可选的，所述装置还包括参数修正模块，用于在所述计算目标帧相机参数后修正目标帧相机参数；

所述修正目标帧相机参数包括：

若所述目标帧竖直朝向角度小于最小竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最小竖直阈值；

若所述目标帧竖直朝向角度大于最大竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最大竖直阈值；

若所述目标帧视角小于最小视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最小视角阈值；

若所述目标帧视角大于最大视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最大视角阈值。

有益效果：本申请的虚拟相机控制方法和装置，基于预设的半衰期，确定目标帧相机参数，并基于目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角，使得全景漫游的相机旋转和视角调节更顺畅平滑。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本申请实施方式中的一种虚拟相机控制方法的流程图；

图2是本申请实施方式中的一种虚拟相机调节装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

本申请方法的执行主体可以根据具体案例进行调整，如服务器、电子设备、计算机等。

参见图1，一种虚拟相机控制方法，包括：

步骤101，获取当前相机参数，当前相机参数包括虚拟相机的当前水平朝向角度、当前竖直朝向角度和当前视角；

步骤102，获取目标相机参数，目标相机参数包括虚拟相机的目标水平朝向角度、目标竖直朝向角度和目标视角；

步骤103，根据当前相机参数、目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，目标帧相机参数包括虚拟相机的目标帧水平朝向角度、目标帧竖直朝向角度和目标帧视角；

步骤104，根据目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角。

本申请的虚拟相机控制方法，基于预设的半衰期，确定目标帧相机参数，并基于目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角，使得全景漫游的虚拟相机旋转和视角调节更顺畅平滑。

一般情况下，帧率为60帧，即一秒钟循环渲染60次，每帧时间为0.017秒，此值为固定大小。半衰期是每过多少秒到达一半目标值的意思，即半衰期取值越大，到达目标值的所需时间越长，也就是拖尾的效果越明显，而具体的取值根据实际情况设置，如可将半衰期设置为0.1秒。

可以知道的，上述步骤101～步骤104在全景漫游过程中重复执行，一般情况下，每0.017秒重复一次。

在一个具体的实施方式中，获取目标相机参数包括：

获取相机变化参数，相机变化参数包括虚拟相机的水平方向变化目标、竖直方向变化目标和视角变化目标；

根据当前相机参数和相机变化参数，计算获得目标相机参数。

其中，获取相机变化参数，包括：

根据对虚拟相机的方向输入，获取虚拟相机的水平方向变化目标和竖直方向变化目标；

获取对虚拟相机的缩放输入，获取虚拟相机的视角变化目标。

其中，用户可以通过鼠标或触摸屏对虚拟相机进行方向输入，用户可以通过鼠标或触摸屏对虚拟相机进行缩放输入。

在一个具体的实施方式中，根据当前相机参数、目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，包括：

根据如下函数计算目标帧相机参数：

result＝dst+(src–dst)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

其中，result为目标帧相机参数，dst为目标相机参数，src为当前相机参数，delta为每帧时间，halfLife为半衰期。

Math.pow(0.5,delta/halfLife)指的是0.5的delta/halfLife次幂。

在计算得到目标帧相机参数后，可以以目标帧相机参数作为当前相机参数，计算下一目标帧相机参数。

在一个具体的实施方式中，方法还包括：在计算目标帧相机参数后修正目标帧相机参数；

修正目标帧相机参数包括：

若目标帧竖直朝向角度小于最小竖直阈值，则将目标帧竖直朝向角度置为最小竖直阈值；

若目标帧竖直朝向角度大于最大竖直阈值，则将目标帧竖直朝向角度置为最大竖直阈值；

若目标帧视角小于最小视角阈值，则将目标帧视角置为最小视角阈值；

若目标帧视角大于最大视角阈值，则将目标帧视角置为最大视角阈值。

以下以一个更具体的实施方式进行说明：

将相机水平方向旋转记为yaw；相机竖直方向旋转记为pitch；相机视角FOV记为zoom；

在全景漫游系统中，有一个全局的不断循环执行的渲染帧函数update，在每一次循环里，update函数关于相机的调节按顺序执行以下步骤：

(1)根据鼠标或触屏的方向输入，得到用户想要的虚拟相机的水平方向变化目标yawDelta和竖直方向变化目标pitchDelta；根据鼠标或触屏的缩放输入，得到用户想要的虚拟相机的视角变化目标zoomDelta；

(2)获取虚拟相机的当前水平朝向角度curYaw、当前竖直朝向角度curPitch和当前视角curZoom；

同时定义虚拟相机的最小竖直阈值minPitch和最大竖直阈值maxPitch，虚拟相机的最小视角阈值minZoom和最大视角阈值maxZoom；minPitch和maxPitch用于限制相机水平朝向角度角度的范围，在每一帧的计算结果中，如果计算的目标帧竖直朝向角度(即角度)超过maxPitch时，强制赋值目标帧竖直朝向角度(即角度)为maxPitch，如果计算的目标帧竖直朝向角度小于minPitch时，强制赋值目标帧竖直朝向角度(即角度)为minPitch；minZoom和maxZoom同前面的原理相同，用于限制目标帧视角的取值范围；

(3)根据相机变化参数和当前相机参数，此相机变化参数包括步骤(1)中计算的虚拟相机的水平方向变化目标yawDelta，虚拟相机的竖直方向变化目标pitchDelta和虚拟相机的视角变化目标zoomDelta；当前相机参数包括步骤(2)的虚拟相机的当前水平朝向角度curYaw、当前竖直朝向角度curPitch和当前视角curZoom，计算目标相机参数，计算公式为简单的相加操作，即虚拟相机的目标水平朝向角度为curYaw+yawDelta,记为targetYaw，虚拟相机的目标竖直朝向角度为curPitch+pitchDelta，记为targetPitch，虚拟相机的目标视角为curZoom+zoomDelta，记为targetZoom；

(4)当前相机参数(步骤2中得到)和目标相机参数(步骤3中得到)通过一个半衰期函数，计算得到此帧的目标相机参数。半衰期函数定义为:result＝dst+(src–dst)*Math.pow(0.5,delta/halfLife),其中result为相机参数结果，dst为目标相机参数,src为当前相机参数,delta为每帧时间，halfLife为一个可调节的半衰期，单位同delta一样。

具体的，可以通过如下函数计算：

view.yaw＝targetYaw+(targetYaw–curYaw)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

view.pitch＝targetPitch+(targetPitch–curPitch)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

view.zoom＝targetZoom+(targetZoom–curZoom)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

view.pitch＝Clamp(view.pitch,minPitch,maxPitch)；

view.zoom＝Clamp(view.zoom,minZoom,maxZoom)；

上述view.yaw为目标帧相机参数中的目标帧水平朝向角度；view.pitch为目标帧相机参数中的目标帧竖直朝向角度，view.zoom为目标帧相机参数中的目标帧视角。Clamp(view.pitch,minPitch,maxPitch)将view.pitch的数值限制在一个给定的区间minPitch,maxPitch]；Clamp(view.zoom,minZoom,maxZoom)将view.zoom的数值限制在一个给定的区间minZoom,maxZoom]。

虚拟相机的目标帧水平朝向角度、目标帧竖直朝向角度和目标帧视角

(5)将目标相机参数的计算结果应用到相机观察矩阵上，以调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角，那么漫游的表现就是有一个衰减的平滑的感觉，不会那么突兀。

参见图2，一种虚拟相机调节装置,包括：

第一获取模块201，用于获取当前相机参数，当前相机参数包括虚拟相机的当前水平朝向角度、当前竖直朝向角度和当前视角；

第二获取模块202，用于获取目标相机参数，目标相机参数包括虚拟相机的目标水平朝向角度、目标竖直朝向角度和目标视角；

计算模块203，用于根据当前相机参数、目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，目标帧相机参数包括虚拟相机的目标帧水平朝向角度、目标帧竖直朝向角度和目标帧视角；

调节模块204，用于根据目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角。

在一个可选的实施方式中，获取目标相机参数包括：

获取相机变化参数，相机变化参数包括虚拟相机的水平方向变化目标、竖直方向变化目标和视角变化目标；

根据当前相机参数和相机变化参数，计算获得目标相机参数。

具体的，获取相机变化参数，包括：

根据对虚拟相机的方向输入，获取虚拟相机的水平方向变化目标和竖直方向变化目标；

获取对虚拟相机的，获取虚拟相机的视角变化目标。

在一个可选的实施方式中，根据当前相机参数、目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，包括：

根据如下函数计算目标帧相机参数：

result＝dst+(src–dst)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

其中，result为目标帧相机参数，dst为目标相机参数，src为当前相机参数，delta为每帧时间，halfLife为半衰期。

在一个可选的实施方式中，装置还包括参数修正模块，用于在计算目标帧相机参数后修正目标帧相机参数；

修正目标帧相机参数包括：

若目标帧竖直朝向角度小于最小竖直阈值，则将目标帧竖直朝向角度置为最小竖直阈值；

若目标帧竖直朝向角度大于最大竖直阈值，则将目标帧竖直朝向角度置为最大竖直阈值；

若目标帧视角小于最小视角阈值，则将目标帧视角置为最小视角阈值；

若目标帧视角大于最大视角阈值，则将目标帧视角置为最大视角阈值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种虚拟相机控制方法，其特征在于，包括：

获取当前相机参数，所述当前相机参数包括虚拟相机的当前水平朝向角度、当前竖直朝向角度和当前视角；

获取目标相机参数，所述目标相机参数包括虚拟相机的目标水平朝向角度、目标竖直朝向角度和目标视角；

根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，所述目标帧相机参数包括虚拟相机的目标帧水平朝向角度、目标帧竖直朝向角度和目标帧视角；

根据所述目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标相机参数包括：

获取相机变化参数，所述相机变化参数包括虚拟相机的水平方向变化目标、竖直方向变化目标和视角变化目标；

根据所述当前相机参数和所述相机变化参数，计算获得所述目标相机参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取相机变化参数，包括：

根据对所述虚拟相机的方向输入，获取虚拟相机的水平方向变化目标和竖直方向变化目标；

获取对所述虚拟相机的缩放输入，获取虚拟相机的视角变化目标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，包括：

根据如下函数计算目标帧相机参数：

result＝dst+(src–dst)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

其中，result为目标帧相机参数，dst为目标相机参数，src为当前相机参数，delta为每帧时间，halfLife为半衰期。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述计算目标帧相机参数后修正所述目标帧相机参数；

所述修正所述目标帧相机参数包括：

若所述目标帧竖直朝向角度小于最小竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最小竖直阈值；

若所述目标帧竖直朝向角度大于最大竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最大竖直阈值；

若所述目标帧视角小于最小视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最小视角阈值；

若所述目标帧视角大于最大视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最大视角阈值。

6.一种虚拟相机调节装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取当前相机参数，所述当前相机参数包括虚拟相机的当前水平朝向角度、当前竖直朝向角度和当前视角；

第二获取模块，用于获取目标相机参数，所述目标相机参数包括虚拟相机的目标水平朝向角度、目标竖直朝向角度和目标视角；

计算模块，用于根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，所述目标帧相机参数包括虚拟相机的目标帧水平朝向角度、目标帧竖直朝向角度和目标帧视角；

调节模块，用于根据所述目标帧相机参数调节虚拟相机的水平朝向、竖直朝向和视角。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取目标相机参数包括：

获取相机变化参数，所述相机变化参数包括虚拟相机的水平方向变化目标、竖直方向变化目标和视角变化目标；

根据所述当前相机参数和所述相机变化参数，计算获得目标相机参数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取相机变化参数，包括：

根据对所述虚拟相机的方向输入，获取虚拟相机的水平方向变化目标和竖直方向变化目标；

获取对所述虚拟相机的缩放输入，获取虚拟相机的视角变化目标。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述根据所述当前相机参数、所述目标相机参数和预设的半衰期，计算目标帧相机参数，包括：

根据如下函数计算目标帧相机参数：

result＝dst+(src–dst)*Math.pow(0.5,delta/halfLife)；

其中，result为目标帧相机参数，dst为目标相机参数，src为当前相机参数，delta为每帧时间，halfLife为半衰期。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括参数修正模块，用于在所述计算目标帧相机参数后修正目标帧相机参数；

所述修正目标帧相机参数包括：

若所述目标帧竖直朝向角度小于最小竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最小竖直阈值；

若所述目标帧竖直朝向角度大于最大竖直阈值，则将所述目标帧竖直朝向角度置为所述最大竖直阈值；

若所述目标帧视角小于最小视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最小视角阈值；

若所述目标帧视角大于最大视角阈值，则将所述目标帧视角置为所述最大视角阈值。

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