[译]WebVR技术方案草案

注：基于官方的.bs规范专用格式进行了翻译，但结果发现无法编译成html格式，所幸基本兼容.markdown格式。
中文翻译项目地址：https://github.com/web3d/webvr-spec/blob/master/webvr-zh_CN.bs 欢迎加入。

WebVR

Status: ED
ED: https://github.com/MozVR/webvr-spec/blob/master/webvr.html
Shortname: webvr
Level: 1
Editor: Vladimir Vukicevic, Mozilla http://mozilla.com/, vladimir@mozilla.com
Editor: Brandon Jones, Google http://google.com/, bajones@google.com
Abstract: This specification describes support for accessing virtual reality devices, including sensors and head-mounted displays on the Web.
Mailing List: web-vr-discuss@mozilla.org
Mailing List Archives: https://mail.mozilla.org/pipermail/web-vr-discuss/

简介 # {#intro}

硬件使得那些需要高精度、低延时界面效果的虚拟现实应用能提供令人满意的体验。其他接口如设备定位事件传感器虽然可以被应用到VR场景的输入，但削弱了这种接口的原始用途，且经常满足不了对高质量VR效果的精度需求。

WebVR的API给VR硬件定义了专门定制的接口，让开发者构建出沉浸感强、舒适度高的VR体验。

支持的设备类型 # {#devtypes}

目前定义了两种VR设备体(Variant)，每种设备体仅描述一款硬件其中某一种特定功能，而不是该硬件所有功能。例如，Oculus Rift这样典型的头盔式显示器将被对外定义成两个VR设备：

HMDVRDevice：描述了该设备的光学属性，包括：视角、瞳距；
PositionSensorVRDevice：描述了该HMD设备在空间上的方位；

PositionSensorVRDevice可以不提供HMDVRDevice相关的功能，比如仅仅是一个六自由度控制器可以跟踪方位即可。

更多的VRDevice类型会随着消费者不断接触到的新硬件类型或新功能逐渐增加，比如眼动跟踪仪就很可能是将来的一种接口设备。

安全性 # {#security}

关于安全问题的信息会放到这段。

DOM 接口 # {#dom}

要支持在运行时访问上述功能，需向HTML DOM中添加相应接口或功能的代码，该小节对其做了描述。

VREye

enum VREye { "left", "right" };

VRFieldOfView

{{VRFieldOfView}} 接口代表人眼的视角，给出了 从中心点描述场景视图的四个角度。

interface VRFieldOfViewReadOnly {
  readonly attribute double upDegrees;
  readonly attribute double rightDegrees;
  readonly attribute double downDegrees;
  readonly attribute double leftDegrees;
};

dictionary VRFieldOfViewInit {
  double upDegrees = 0.0;
  double rightDegrees = 0.0;
  double downDegrees = 0.0;
  double leftDegrees = 0.0;
};

[Constructor(optional VRFieldOfViewInit fov),
 Constructor(double upDegrees, double rightDegrees, double downDegrees, double leftDegrees)]
interface VRFieldOfView : VRFieldOfViewReadOnly {
  inherit attribute double upDegrees;
  inherit attribute double rightDegrees;
  inherit attribute double downDegrees;
  inherit attribute double leftDegrees;
};

以下js代码片段创建了一个兼容WebGL代码的{{VRFieldOfView}}投影矩阵。

function fieldOfViewToProjectionMatrix(fov, zNear, zFar) {
  var upTan = Math.tan(fov.upDegrees * Math.PI / 180.0);
  var downTan = Math.tan(fov.downDegrees * Math.PI / 180.0);
  var leftTan = Math.tan(fov.leftDegrees * Math.PI / 180.0);
  var rightTan = Math.tan(fov.rightDegrees * Math.PI / 180.0);
  var xScale = 2.0 / (leftTan + rightTan);
  var yScale = 2.0 / (upTan + downTan);

  var out = new Float32Array(16);
  out[0] = xScale;
  out[1] = 0.0;
  out[2] = 0.0;
  out[3] = 0.0;
  out[4] = 0.0;
  out[5] = yScale;
  out[6] = 0.0;
  out[7] = 0.0;
  out[8] = -((leftTan - rightTan) * xScale * 0.5);
  out[9] = ((upTan - downTan) * yScale * 0.5);
  out[10] = -(zNear + zFar) / (zFar - zNear);
  out[11] = -1.0;
  out[12] = 0.0;
  out[13] = 0.0;
  out[14] = -(2.0 * zFar * zNear) / (zFar - zNear);
  out[15] = 0.0;

  return out;
}

VRPositionState

{{VRPositionState}} 接口代表传感器在给定时间戳的状况。

interface VRPositionState {
  readonly attribute double timeStamp;

  readonly attribute boolean hasPosition;
  readonly attribute DOMPoint? position;
  readonly attribute DOMPoint? linearVelocity;
  readonly attribute DOMPoint? linearAcceleration;

  readonly attribute boolean hasOrientation;
  // XXX should be DOMQuaternion as soon as we add that
  readonly attribute DOMPoint? orientation;
  readonly attribute DOMPoint? angularVelocity;
  readonly attribute DOMPoint? angularAcceleration;
};

属性 ### {#vrpositionstateattributes}

timeStamp
值的单向增加让开发者可以判断设备的位置状态数据是否更新。既然值是单向增加的，就可以对他们进行比较来判断更新的顺序，因为新的值肯定大于等于旧的值。

hasPosition
为True代表{{position}}可用；为False属性则{{position}}必须为null。

position
代表在指定{{timeStamp}}下传感器的位置，是一个三维坐标。位置是相对原点的距离。原点是怎么来的呢？就是初次读取的传感器位置或者通过调用resetSensor重置传感器时的传感器位置。坐标轴系统定义：

• X轴正向在向用户右边
• Y轴正向是向上
• Z正向是向用户身后

All positions are given relative to the identity orientation. The w component MUST be 0. 如果传感器无法提供位置数据，就为null。

linearVelocity
在{{timeStamp}}时的线速度。w组件必须为0。如果传感器无法提供位置数据，就为null。

linearAcceleration
在{{timeStamp}}时的线性加速度。w组件必须为0。如果传感器无法提供位置数据，就为null。

hasOrientation
如果{{orientation}}属性可用，则值为true；如果{{orientation}}为null，则值为false。

orientation
在给定的{{timeStamp}}传感器的方位，为四元数。方位偏向（沿Y轴的转角）是相对于传感器的初始偏向的，即初次读取或执行resetSensor时的值。
方位值{x: 0, y: 0, z: 0, w: 1}一般代表“向前”。
如果传感器不能提供方位数据，则返回null。

angularVelocity
给定{{timeStamp}}时传感器的角速度。w组件值必须为0。如果传感器不能提供角速度，则返回null。

angularAcceleration
给定{{timeStamp}}时传感器的角加速度。w组件值必须为0。如果传感器不能提供加角速度，则返回null。

VREyeParameters

{{VREyeParameters}} 接口代表向每只眼正确渲染场景所必须的信息。

interface VREyeParameters {
  /* These values are expected to be static per-device/per-user. */
  readonly attribute VRFieldOfView minimumFieldOfView;
  readonly attribute VRFieldOfView maximumFieldOfView;
  readonly attribute VRFieldOfView recommendedFieldOfView;
  readonly attribute DOMPoint eyeTranslation;

  /* These values will vary after a FOV has been set. */
  readonly attribute VRFieldOfView currentFieldOfView;
  readonly attribute DOMRect renderRect;
};

属性 ### {#vreyeparametersattributes}

minimumFieldOfView
描述眼睛支持的最低视角。

maximumFieldOfView
描述眼睛支持的最大视角。

recommendedFieldOfView
描述眼睛推荐的视角。推荐设置成基于用户校准的值。

eyeTranslation
用户头部正中心到眼睛之间的距离，以米为单位。这个值应该就是代表该用户的瞳距(IPD)，但也可以代表头盔中心点到眼球中心点的距离。左眼的值必须是负值，右眼的值必须是正值。

currentFieldOfView
当前眼睛的视角，就是setFieldOfView设置的值。默认为 {{recommendedFieldOfView}} 。

renderRect
描述在画布上渲染给眼睛的可视化内容的视口(viewport)。 左眼和右眼的{{renderRect}}必须不能有交叉, {{renderRect}}中右眼必须是左眼右边的内容。
{{renderRect}}两只眼球合起来应该是描述了HMD在采用{{currentFieldOfView}}时的最佳渲染精度，这样才能用户中心的视角维持在1:1的像素比例。

很多HMD设备会将渲染的图像进行变形处理，来抵消由头盔光学元件带来的不适效果。 画布的光学分辨率经常会比HMD的物理分辨率大，来确保用户看到的最终图像效果是以1:1的比例显示在用户视角中心。 光学画布分辨率可以通过以下方式来计算：

var leftEyeParams = hmd.getEyeParameters("left");
var rightEyeParams = hmd.getEyeParameters("right");
var leftEyeRect = leftEyeParams.renderRect;
var rightEyeRect = rightEyeParams.renderRect;

canvas.width = rightEyeRect.x + rightEyeRect.width;
canvas.height = Math.max(leftEyeRect.y + leftEyeRect.height,
                         rightEyeRect.y + rightEyeRect.height);

VRDevice

{{VRDevice}}接口构成了支持该API的所有VR设备的基础。它包含了如设备ID和描述等一般信息。

interface VRDevice {
  readonly attribute DOMString hardwareUnitId;
  readonly attribute DOMString deviceId;
  readonly attribute DOMString deviceName;
};

属性 ### {#vrdeviceattributes}

hardwareUnitId
各硬件单元的区分标识符，同一款物理硬件中的所有{{VRDevice}}拥有同一个{{hardwareUnitId}}值。

deviceId
区别于物理硬件设备的传感器设备的标识。这个值不会随着浏览器重启而发生变化，可用于关联保存配置数据。

deviceName
用户可读取的标识该设备的名称。

HMDVRDevice

{{HMDVRDevice}}接口代表头盔显示器 {{VRDevice}}。它包含了该HMD的配置和其它信息。

interface HMDVRDevice : VRDevice {
  VREyeParameters getEyeParameters(VREye whichEye);
  void setFieldOfView(optional VRFieldOfViewInit leftFOV,
                      optional VRFieldOfViewInit rightFOV,
                      optional double zNear = 0.01,
                      optional double zFar = 10000.0);
};

方法 ### {#hmdvrdevicemethods}

getEyeParameters(VREye whichEye)
返回给定眼睛当前的{{VREyeParameters}}.

setFieldOfView(optional VRFieldOfViewInit leftFOV, optional VRFieldOfViewInit rightFOV, optional double zNear = 0.01, optional double zFar = 10000.0)
设置两只眼睛的视角。如果都为null，或者都为0，就会启用{{recommendedFieldOfView}}所设置的值。
如果视角的值超出同一只眼{{minimumFieldOfView}} 或 {{maximumFieldOfView}}的范围，就会自动剪裁到有效范围内。

PositionSensorVRDevice

{{PositionSensorVRDevice}}接口代表传感器{{VRDevice}}能实时报告方位数据(位置、方向可选)。

interface PositionSensorVRDevice : VRDevice {
  VRPositionState getState();
  VRPositionState getImmediateState();
  void resetSensor();
};

方法 ### {#positionsensorvrdevicemethods}

getState()
返回 {{VRPositionState}}的数据词典，包含当前帧(如果在requestAnimationFrame环境中)或前一帧的传感器位置状态。这个状态可以基于帧执行排期的实现机制进行预测。

VRPositionState会包含位置、方向、角度及这些值的加速度值。
可以用{{hasPosition}}和{{hasOrientation}}两个方法来检测相关成员属性是否可用；如果不可用，这些成员属性值必须为null。

getImmediateState()
返回传感器当前瞬时状态。

resetSensor()
重置传感器，把它当前的位置和方向朝向作为设备的原点值。

导航器接口扩展

partial interface Navigator {
  Promise<sequence<VRDevice>> getVRDevices();
};

方法 ### {#navigatormethods}

getVRDevices()
返回Promise，包含确定可用的{{VRDevice}}列表。应用程序应该遍历该列表，并根据{{hardwareUnitId}}访问设备所有能力。

以下代码代表找出可用的第一款 {{HMDVRDevice}} 以及它相关联的 {{PositionSensorVRDevice}}（如果有的话）。

var gHMD, gPositionSensor;

navigator.getVRDevices().then(function(devices) {
  for (var i = 0; i < devices.length; ++i) {
    if (devices[i] instanceof HMDVRDevice) {
      gHMD = devices[i];
      break;
    }
  }

  if (gHMD) {
    for (var i = 0; i < devices.length; ++i) {
      if (devices[i] instanceof PositionSensorVRDevice &&
          devices[i].hardwareUnitId == gHMD.hardwareUnitId)) {
        gPositionSensor = devices[i];
        break;
      }
    }
  }
});

致谢 # {#ack}

中文翻译：web3d@live.com