Threejs 视频融合

楔子

这个是一个公众号读者加了微信咨询，其实这种视频融合技术很多年前就做过。
比如做cesium的，也有很多文章介绍视频融合。  不过我看大部分视频的融合的技术，是用一个长方形面片，然后把视频纹理渲染到这个面片上，然后叠加到场景中，记得好多年前一个同事就是用这种思路实现的。这种方式的优点在于实现思路简单，资源消耗小。 缺点是只能从视频投射的角度去看，从其他角度就会露馅。
要实现真正的视频融合，需要使用投影纹理映射。
投影纹理映射Texture Projection

投影纹理映射的原来就是类似于用的投影仪，把图像投影到三维空间的物体表面。下面是找的一张图片资源：

在projector location 放一个投影机，就可以把图像投射到房间中墙上。 有关思路参考：
https://tympanus.net/codrops/2020/01/07/playing-with-texture-projection-in-three-js/
视频纹理

图片纹理大家都比较属性，视频纹理就是把视频作为纹理的输入源，由于视频需要实时更新，所以需要实时上传视频内容。 这一块的内容可以参考Three的VedioTexture，在three中，首先通过flv.js 播放视频，然后把视频元素vedio给到VedioTexture既可实现视频纹理。
实现思路

主要实现思路如下，在真实摄像机所在位置和朝向，模拟一个透视摄像头（Perspective Camera），该摄像头的投影区间是 是 xy 从左到右 从上到下-1 到1， 可以把区间转换成uv空间，如下：

1. vec2 projectUv = (vProjTexCoords.xy / vProjTexCoords.w) * 0.5 + 0.5;

复制代码

如果projectUv在0~1区局，则可以获取视频上对应的像素值，如果不在该区间，用模型本身的贴图颜色。

1. bool inTexture = (max(projectUv.x, projectUv.y) <= 1.0 && min(projectUv.x, projectUv.y) >= 0.0);
2. if (inTexture) {
3.    // 确保采样的视频纹理有效
4.       vec4 projectionColor = texture(projectionTexture, projectUv);
5.       // 应用投影颜色
6.       diffuseColor.rgb = projectionColor.rgb;
7. }

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深度问题

上面的思路有一个缺陷，就是没有考虑深度遮挡的问题，比如两个物体A和B，从摄像头所在位置和朝向看过去，A在前面，B在后面，这个时候B是被A遮挡了，基于这个道理，视频不应该投影到B物体的表面上。 如何解决这个问题？
如果熟悉阴影的原理，其实就比较好解决。 解决办法就是从摄像头的位置和朝向用深度材质渲染一遍场景，获得一张深度图，然后在实际渲染的时候，比较当前片元离摄像头深度和深度图保存深度，如果大于，则是被遮挡的，代码逻辑如下：

1. // 计算当前片段在投影空间中的标准化设备坐标深度
2. float currentDepthNDC = (vProjTexCoords.z / vProjTexCoords.w) * 0.5 + 0.5;
3. // 转换为线性深度用于比较
4. float currentLinearDepth = linearizeDepth(currentDepthNDC);
5. // 从深度图中采样深度值
6. vec4 depthSample = texture(depthTexture, projectUv);
7. float storedDepth = unpackDepth(depthSample);
8. // 转换存储的深度为线性深度
9. float storedLinearDepth = linearizeDepth(storedDepth);
10. // 添加一个与深度相关的偏差以避免z-fighting
11. float bias = 0.01 * currentLinearDepth; // 深度越大，偏差越小
12. // 只有当当前片段是最接近投影相机的表面时，才应用投影
13. if (currentLinearDepth < storedLinearDepth + bias) {
14.   
15. }

复制代码

注意由于精度问题，需要设置一个偏移值bias。
最终投影的效果如下：

多视频融合

前面介绍的是一个摄像头的情况，如果是多个摄像头的情况，就要复杂一些，不过基本原来是一样的。 就是要增加多个透视投影Camera的逻辑和多个视频纹理。 此处不再详述。
总结

本文简述了视频融合的基本原理 ，有兴趣的可以讨论。最后，关注公号“ITMan彪叔” 可以添加作者微信进行交流，及时收到更多有价值的文章。

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