在 Unity 中Mixed Reality原生 Interop

發行項
07/12/2023

每個Mixed Reality應用程式在開始接收相機資料和轉譯畫面之前，都會取得 HolographicSpace。在 Unity 中，引擎會為您處理這些步驟，並處理全像攝影物件，並在內部更新作為其轉譯迴圈的一部分。

不過，在進階案例中，您可能需要存取基礎原生物件，例如 HolographicCamera 和目前的 HolographicFrame。

WindowsMixedRealityUtilities

Namespace：Microsoft.MixedReality.Toolkit.WindowsMixedReality
Type：WindowsMixedRealityUtilities

MRTK 透過 WindowsMixedRealityUtilities 類別，跨舊版 WSA 和 XR SDK 提供已封送處理的類型。

public static HolographicFrame CurrentHolographicFrame { get; }
public static SpatialCoordinateSystem SpatialCoordinateSystem { get; }
public static SpatialInteractionManager SpatialInteractionManager { get; }

WindowsMREnvironment

Namespace：UnityEngine.XR.WindowsMR
Type：WindowsMREnvironment

靜態 WindowsMREnvironment 類別可讓您存取數個原生指標。

public static IntPtr CurrentHolographicRenderFrame { get; } // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicFrame
public static IntPtr HolographicSpace { get; } // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicSpace
public static IntPtr OriginSpatialCoordinateSystem { get; } // Windows::Perception::Spatial::ISpatialCoordinateSystem

XRDevice

Namespace：UnityEngine.XR
Type：XRDevice

XRDevice類型可讓您使用GetNativePtr方法來存取基礎原生物件。 GetNativePtr 傳回的內容會因不同平臺而異。以 Windows Mixed Reality 為目標時，XRDevice.GetNativePtr 會在通用 Windows 平臺上傳回指標 (IntPtr) 至下列結構：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct HolographicFrameNativeData
{
    public uint VersionNumber;
    public uint MaxNumberOfCameras;
    public IntPtr ISpatialCoordinateSystemPtr; // Windows::Perception::Spatial::ISpatialCoordinateSystem
    public IntPtr IHolographicFramePtr; // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicFrame
    public IntPtr IHolographicCameraPtr; // Windows::Graphics::Holographic::IHolographicCamera
}

您可以使用 Marshal.PtrToStructure 方法將它轉換成 HolographicFrameNativeData：

IntPtr nativePtr = UnityEngine.XR.XRDevice.GetNativePtr();
HolographicFrameNativeData hfd = Marshal.PtrToStructure<HolographicFrameNativeData>(nativePtr);

IHolographicCameraPtr 是 IntPtr 封送處理為 UnmanagedType.ByValArray 的陣列，長度等於 MaxNumberOfCameras

取消封入原生指標

從上述其中一個方法取得 IntPtr 之後，MRTK) 不需要 (，請使用下列程式碼片段將它們封送處理至 Managed 物件。

如果您使用 Microsoft.Windows.MixedReality.DotNetWinRT，您可以使用方法從原生指標 FromNativePtr() 建構 Managed 物件：

var worldOrigin = Microsoft.Windows.Perception.Spatial.SpatialCoordinateSystem.FromNativePtr(spatialCoordinateSystemPtr);

否則，請使用 Marshal.GetObjectForIUnknown() 並轉換成您想要的類型：

#if ENABLE_WINMD_SUPPORT
var worldOrigin = Marshal.GetObjectForIUnknown(spatialCoordinateSystemPtr) as Windows.Perception.Spatial.SpatialCoordinateSystem;
#endif

在座標系統之間轉換

Unity 使用左手座標系統，而 Windows Perception API 則使用右手座標系統。若要在這兩個慣例之間轉換，您可以使用下列協助程式：

namespace NumericsConversion
{
    public static class NumericsConversionExtensions
    {
        public static UnityEngine.Vector3 ToUnity(this System.Numerics.Vector3 v) => new UnityEngine.Vector3(v.X, v.Y, -v.Z);
        public static UnityEngine.Quaternion ToUnity(this System.Numerics.Quaternion q) => new UnityEngine.Quaternion(q.X, q.Y, -q.Z, -q.W);
        public static UnityEngine.Matrix4x4 ToUnity(this System.Numerics.Matrix4x4 m) => new UnityEngine.Matrix4x4(
            new Vector4( m.M11,  m.M12, -m.M13,  m.M14),
            new Vector4( m.M21,  m.M22, -m.M23,  m.M24),
            new Vector4(-m.M31, -m.M32,  m.M33, -m.M34),
            new Vector4( m.M41,  m.M42, -m.M43,  m.M44));

        public static System.Numerics.Vector3 ToSystem(this UnityEngine.Vector3 v) => new System.Numerics.Vector3(v.x, v.y, -v.z);
        public static System.Numerics.Quaternion ToSystem(this UnityEngine.Quaternion q) => new System.Numerics.Quaternion(q.x, q.y, -q.z, -q.w);
        public static System.Numerics.Matrix4x4 ToSystem(this UnityEngine.Matrix4x4 m) => new System.Numerics.Matrix4x4(
            m.m00,  m.m10, -m.m20,  m.m30,
            m.m01,  m.m11, -m.m21,  m.m31,
           -m.m02, -m.m12,  m.m22, -m.m32,
            m.m03,  m.m13, -m.m23,  m.m33);
    }
}

使用 HolographicFrame 原生資料

注意

變更透過 HolographicFrameNativeData 收到的原生物件狀態可能會導致無法預期的行為和轉譯成品，特別是 Unity 也基於該相同狀態的原因。例如，您不應該呼叫 HolographicFrame.UpdateCurrentPrediction，或者 Unity 使用該畫面轉譯的姿勢預測將會與 Windows 預期的姿勢不同步，這將會降低全像投影穩定性。

如果您需要存取原生介面以進行轉譯或偵錯，請在原生外掛程式或 C# 程式碼中使用 HolographicFrameNativeData 中的資料。

以下是如何使用 HolographicFrameNativeData，透過 XR SDK 延伸模組取得目前相片時間預測的範例。

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public static bool GetCurrentFrameDateTime(out DateTime frameDateTime)
{
#if ENABLE_WINMD_SUPPORT
    IntPtr holographicFramePtr = UnityEngine.XR.WindowsMR.WindowsMREnvironment.CurrentHolographicRenderFrame;

    if (holographicFramePtr != IntPtr.Zero)
    {
        var holographicFrame = Marshal.GetObjectForIUnknown(holographicFramePtr) as Windows.Graphics.Holographic.HolographicFrame;
        frameDateTime = holographicFrame.CurrentPrediction.Timestamp.TargetTime.DateTime;
        return true;
    }
#endif

    frameDateTime = DateTime.MinValue;
    return false;
}