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Unity安卓共享纹理

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Unity安卓共享纹理

前置知识:安卓集成Unity开发示例


本文的目的是实现以下的流程:



Android/iOS native app 操作摄像头 -> 获取视频流数据 -> 人脸检测或美颜 -> 传输给 Unity 渲染 -> Unity做出更多的效果(滤镜/粒子)



简单通信#

在之前的博客里已经说到,Unity 和安卓通信最简单的方法是用 UnitySendMessage 等 API 实现。


Android调用Unity:


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//向unity发消息 UnityPlayer.UnitySendMessage("Main Camera", //gameobject的名字 "ChangeColor", //调用方法的名字 ""); //参数智能传字符串,没有参数则传空字符串

Unity调用Android:


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//通过该API来实例化java代码中对应的类 AndroidJavaObject jc = new AndroidJavaObject("com.xxx.xxx.UnityPlayer"); jo.Call("Test");//调用void Test()方法 jo.Call("Text1", msg);//调用string Test1(string str)方法 jo.Call("Text2", 1, 2);//调用int Test1(int x, int y)方法

所以按理来说我们可以通过 UnitySendMessage 将每一帧的数据传给 Unity,只要在 onPreviewFrame 这个回调里执行就能跑通。



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@Override public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera){ // function trans data[] to Unity }


但是,且不说 UnitySendMessage 只能传递字符串数据(必然带来的格式转换的开销),?onPreviewFrame()?回调方法也涉及到从GPU拷贝到CPU的操作,总的流程相当于下图所示,用屁股想都知道性能太低了。既然我们的最终目的都是传到GPU上让Unity渲染线程渲染,那何不直接在GPU层传递纹理数据到Unity。


获取和创建Context#

于是我们开始尝试从 Unity 线程中拿到 EGLContext 和 EGLConfig?,将其作为参数传递给?Java线程?的?eglCreateContext()?方法创建 Java 线程的 EGLContext ,两个线程就相当于共享 EGLContext?了


先在安卓端写好获取上下文的方法 setupOpenGL() ,供 Unity 调用(代码太长,if 里的 check 的代码已省略)



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// 创建单线程池,用于处理OpenGL纹理 private final ExecutorService mRenderThread = Executors.newSingleThreadExecutor(); private volatile EGLContext mSharedEglContext; private volatile EGLConfig mSharedEglConfig; // 被unity调用获取EGLContext,在Unity线程执行 public void setupOpenGL { Log.d(TAG, "setupOpenGL called by Unity "); // 获取Unity线程的EGLContext,EGLDisplay mSharedEglContext = EGL14.eglGetCurrentContext(); if (mSharedEglContext == EGL14.EGL_NO_CONTEXT) {...} EGLDisplay sharedEglDisplay = EGL14.eglGetCurrentDisplay(); if (sharedEglDisplay == EGL14.EGL_NO_DISPLAY) {...} // 获取Unity绘制线程的EGLConfig int[] numEglConfigs = new int[1]; EGLConfig[] eglConfigs = new EGLConfig[1]; if (!EGL14.eglGetConfigs(sharedEglDisplay, eglConfigs, 0, eglConfigs.length,numEglConfigs, 0)) {...} mSharedEglConfig = eglConfigs[0]; mRenderThread.execute(new Runnable() { // Java线程内 @Override public void run() { // Java线程初始化OpenGL环境 initOpenGL(); // 生成OpenGL纹理ID int textures[] = new int[1]; GLES20.glGenTextures(1, textures, 0); if (textures[0] == 0) {...} mTextureID = textures[0]; mTextureWidth = 670; mTextureHeight = 670; } }); }


在 Java 线程内初始化 OpenGL 环境



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private void initOpenGL() { mEGLDisplay = EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY); if (mEGLDisplay == EGL14.EGL_NO_DISPLAY) {...} int[] version = new int[2]; if (!EGL14.eglInitialize(mEGLDisplay, version, 0, version, 1)) {...} int[] eglContextAttribList = new int[]{ EGL14.EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 3, // 版本需要与Unity使用的一致 EGL14.EGL_NONE }; // 将Unity线程的EGLContext和EGLConfig作为参数,传递给eglCreateContext, // 创建Java线程的EGLContext,从而实现两个线程共享EGLContext mEglContext = EGL14.eglCreateContext( mEGLDisplay, mSharedEglConfig, mSharedEglContext, eglContextAttribList, 0); if (mEglContext == EGL14.EGL_NO_CONTEXT) {...} int[] surfaceAttribList = { EGL14.EGL_WIDTH, 64, EGL14.EGL_HEIGHT, 64, EGL14.EGL_NONE }; // Java线程不进行实际绘制,因此创建PbufferSurface而非WindowSurface // 将Unity线程的EGLConfig作为参数传递给eglCreatePbufferSurface // 创建Java线程的EGLSurface mEglSurface = EGL14.eglCreatePbufferSurface(mEGLDisplay, mSharedEglConfig, surfaceAttribList, 0); if (mEglSurface == EGL14.EGL_NO_SURFACE) {...} if (!EGL14.eglMakeCurrent( mEGLDisplay, mEglSurface, mEglSurface, mEglContext)) {...} GLES20.glFlush(); }


共享纹理#

共享context完成后,两个线程就可以共享纹理了。只要让 Unity 线程拿到将 Java 线程生成的纹理 id ,再用?CreateExternalTexture()?创建纹理渲染出即可,C#代码如下:



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public class GLTexture : MonoBehaviour { private AndroidJavaObject mGLTexCtrl; private int mTextureId; private int mWidth; private int mHeight; private void Awake(){ // 实例化com.xxx.nativeandroidapp.GLTexture类的对象 mGLTexCtrl = new AndroidJavaObject("com.xxx.nativeandroidapp.GLTexture"); // 初始化OpenGL mGLTexCtrl.Call("setupOpenGL"); } void Start(){ BindTexture(); } void BindTexture(){ // 获取 Java 线程生成的纹理ID mTextureId = mGLTexCtrl.Call("getStreamTextureID"); if (mTextureId == 0) {...} mWidth = mGLTexCtrl.Call("getStreamTextureWidth"); mHeight = mGLTexCtrl.Call("getStreamTextureHeight"); // 创建纹理并绑定到当前GameObject上 material.mainTexture = Texture2D.CreateExternalTexture( mWidth, mHeight, TextureFormat.ARGB32, false, false, (IntPtr)mTextureId); // 更新纹理数据 mGLTexCtrl.Call("updateTexture"); } }


unity需要调用updateTexture方法更新纹理



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public void updateTexture() { //Log.d(TAG,"updateTexture called by unity"); mRenderThread.execute(new Runnable() { //java线程内 @Override public void run() { String imageFilePath = "your own picture path"; //图片路径 final Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(imageFilePath); GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, mTextureID); GLES20.glTexParameteri(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_NEAREST); GLES20.glTexParameteri(GLES11Ext.GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_NEAREST); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_LINEAR); GLUtils.texImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, bitmap, 0); GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0); bitmap.recycle();//回收内存 } }); }


同时注意必须关闭unity的多线程渲染,否则无法获得Unity渲染线程的EGLContext(应该有办法,小弟还没摸索出来),还要选择对应的图形 API,我们之前写的是 GLES3,如果我们写的是 GLES2,就要换成 2 。



然后就可以将 Unity 工程打包到安卓项目,如果没意外是可以显示纹理出来的。



如果没有成功可以用?glGetError()?一步步检查报错,按上面的流程应该是没有问题的,完整 java 代码在这里。


视频流RTT#

那么如果把图片换成 camera 视频流的话呢?上述的方案假定 Java 层更新纹理时使用的是 RGB 或 RBGA 格式的数据,但是播放视频或者 camera 预览这种应用场景下,解码器解码出来的数据是 YUV 格式,Unity 读不懂这个格式的数据,但是问题不大,我们可以编写 Unity Shader 来解释这个数据流(也就是用 GPU 进行格式转换了)


另一个更简单的做法是通过一个?FBO?进行转换:先让 camera 视频流渲染到 SurfaceTexture 里(SurfaceTexture 使用的是?GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES?,Unity不支持),再创建一份 Unity 支持的?GL_Texture2D?。待 SurfaceTexture 有新的帧后,创建 FBO,调用?glFramebufferTexture2D?将 GL_Texture2D 纹理与 FBO 关联起来,这样在 FBO 上进行的绘制,就会被写入到该纹理中。之后和上面一样,再把 Texutrid 返回给 unity ,就可以使用这个纹理了。这就是 RTT?Render To Texture



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private SurfaceTexture mSurfaceTexture; //camera preview private GLTextureOES mTextureOES; //GL_TEXTURE_EXTERNAL_OES private GLTexture2D mUnityTexture; //GL_TEXTURE_2D 用于在Unity里显示的贴图 private FBO mFBO; //具体代码在github仓库 public void openCamera() { ...... // 利用OpenGL生成OES纹理并绑定到mSurfaceTexture // 再把camera的预览数据设置显示到mSurfaceTexture,OpenGL就能拿到摄像头数据。 mTextureOES = new GLTextureOES(UnityPlayer.currentActivity, 0,0); mSurfaceTexture = new SurfaceTexture(mTextureOES.getTextureID()); mSurfaceTexture.setOnFrameAvailableListener(this); try { mCamera.setPreviewTexture(mSurfaceTexture); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } mCamera.startPreview(); }


SurfaceTexture 更新后(可以在 onFrameAvailable 回调内设置?bool mFrameUpdated = true;?)让 Unity 调用这个?updateTexture()?获取纹理 id 。



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public int updateTexture() { synchronized (this) { if (mFrameUpdated) { mFrameUpdated = false; } mSurfaceTexture.updateTexImage(); int width = mCamera.getParameters().getPreviewSize().width; int height = mCamera.getParameters().getPreviewSize().height; // 根据宽高创建Unity使用的GL_TEXTURE_2D纹理 if (mUnityTexture == null) { Log.d(TAG, "width = " + width + ", height = " + height); mUnityTexture = new GLTexture2D(UnityPlayer.currentActivity, width, height); mFBO = new FBO(mUnityTexture); } Matrix.setIdentityM(mMVPMatrix, 0); mFBO.FBOBegin(); GLES20.glViewport(0, 0, width, height); mTextureOES.draw(mMVPMatrix); mFBO.FBOEnd(); Point size = new Point(); if (Build.VERSION.SDK_INT >= 17) { UnityPlayer.currentActivity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRealSize(size); } else { UnityPlayer.currentActivity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getSize(size); } GLES20.glViewport(0, 0, size.x, size.y); return mUnityTexture.getTextureID(); } }


详细的代码可以看这个?demo,简单封装了下。


跑通流程之后就很好办了,Unity 场景可以直接显示camera预览



这时候你想做什么效果都很简单了,比如用 Unity Shader 写一个赛博朋克风格的滤镜:



shader代码



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Shader "Unlit/CyberpunkShader" { Properties { _MainTex("Base (RGB)", 2D) = "white" {} _Power("Power", Range(0,1)) = 1 } SubShader { Tags { "RenderType" = "Opaque" } Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "UnityCG.cginc" struct a2v { float4 vertex : POSITION; float2 texcoord : TEXCOORD0; }; struct v2f { float4 vertex : SV_POSITION; half2 texcoord : TEXCOORD0; }; sampler2D _MainTex; float4 _MainTex_ST; float _Power; v2f vert(a2v v) { v2f o; o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.texcoord = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex); return o; } fixed4 frag(v2f i) : SV_Target { fixed4 baseTex = tex2D(_MainTex, i.texcoord); float3 xyz = baseTex.rgb; float oldx = xyz.x; float oldy = xyz.y; float add = abs(oldx - oldy)*0.5; float stepxy = step(xyz.y, xyz.x); float stepyx = 1 - stepxy; xyz.x = stepxy * (oldx + add) + stepyx * (oldx - add); xyz.y = stepyx * (oldy + add) + stepxy * (oldy - add); xyz.z = sqrt(xyz.z); baseTex.rgb = lerp(baseTex.rgb, xyz, _Power); return baseTex; } ENDCG } } Fallback off }


还有其他粒子效果也可以加入,比如Unity音量可视化??粒子随声浪跳动


纹理取回#

在安卓端取回纹理也是可行的,我没有写太多,这里做了一个示例,在?updateTexture()?加入这几行



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// 创建读出的GL_TEXTURE_2D纹理 if (mUnityTextureCopy == null) { Log.d(TAG, "width = " + width + ", height = " + height); mUnityTextureCopy = new GLTexture2D(UnityPlayer.currentActivity, size.x, size.y); mFBOCopy = new FBO(mUnityTextureCopy); } GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, mUnityTextureCopy.mTextureID); GLES20.glCopyTexSubImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0,0,0,0,0,size.x, size.y); mFBOCopy.FBOBegin(); // //test是否是当前FBO // GLES20.glClearColor(1,0,0,1); // GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT); // GLES20.glFinish(); int mImageWidth = size.x; int mImageHeight = size.y; Bitmap dest = Bitmap.createBitmap(mImageWidth, mImageHeight, Bitmap.Config.ARGB_8888); final ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(mImageWidth * mImageHeight * 4); GLES20.glReadPixels(0, 0, mImageWidth, mImageHeight, GLES20.GL_RGBA, GLES20.GL_UNSIGNED_BYTE, buffer); dest.copyPixelsFromBuffer(buffer); dest = null;//断点 mFBOCopy.FBOEnd();


在?dest = null;?打个断点,就能在 android studio 查看当前捕捉下来的 Bitmap,是 Unity 做完效果之后的。



END


感谢阅读


作者: zhxmdefj


出处:https://www.cnblogs.com/zhxmdefj/p/13295243.html


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