OpenXR 架構簡單介紹

去年 Heresy 已經有簡單介紹過 Khronos 的跨平台 VR / AR 開發標準、OpenXR 了。

他的官網是：https://www.khronos.org/openxr/。

不過在當時由於並沒有什麼真正可以使用的 runtime，所以 Heresy 並沒有真得下去研究該怎麼用，而是繼續使用 Valve 的 OpenVR 來做相關的開發。

而一年過去了，看來目前幾家主要的廠商，都開始有提供 OpenXR 的 Runtime 了！所以感覺上，也算是可以開始玩看看了～

目前看到的 OpenXR Runtime 包括了：

• Microsoft OpenXR runtime for Windows Mixed Reality headset
• Oculus
  • OpenXR Mobile SDK
  • Prototype OpenXR Support for PC Development
• Valve OpenXR Developer Preview
• Monado (Linux Open-Source)

基本上，雖然不見得是正式版，但是至少算是主要頭戴式顯示器都可以用了。

以 Heresy 主要有在用的兩個系統的頭戴式顯示器來說：

• Windows MR 的系統（例如 Acer AH101）只需要另外安裝 Microsoft Store 上的「Windows Mixed Reality OpenXR Developer Tools」這個 App（連結）就可以了。
  （其實不裝好像也可以用）
• SteamVR 的系統（例如 HTC Vive 或 Valve Index），則是需要將 SteamVR 切換至 beta 版（應該是 1.13.3 以後）才能使用。

而比較麻煩的一點是，在單一系統上有多個 OpenXR Runtime 的時候，目前似乎只能將其中一個設為啟用（active）狀態，所以必要的時候需要自己手動切換。

像下面兩張截圖，就是 SteamVR 和 Windows MR 在說自己沒有被設定成啟動狀態的畫面。

而個人覺得比較麻煩的，是目前似乎也沒有一個比較好的官方範例可以測試？

以 Heresy 自己找到的資訊來說，目前要在 Windows 上測試，最簡單的方案或許是去自己建置微軟給的範例程式「BasicXrApp」（GitHub）了。

不過這個範例程式某方面來說也過度簡單了，在無法執行的情況下、也不會給出錯誤，有點麻煩…

如果是要自己開發 OpenXR 的程式呢？這邊主要是要透過 OpenXR Loader 來做中介層、對 OpenXR Runtime 進行操作。

OpenXR Loader 的 GitHub 頁面是：https://github.com/KhronosGroup/OpenXR-SDK

如果不想自己建置的話，也可以點選右側的「Release」（頁面），下載官方建置好的 Windows 版本；目前最新版本是 1.0.9。

下載之後，裡面就是一般 C 函式庫的形式，包括必要的 header 檔、各環境的 lib 以及 dll；除了一般的 win32 和 x64 外，還有 UWP 的版本、甚至連 Windows ARM 的版本都有，算是相當完整的。

而一般的開發者基本上只需要透過這個 OpenXR Loader 的 header 檔所提供的介面來進行程式開發就可以了。

下圖就是官方《OpenXR^® Loader – Design and Operation》（GitHub、目前似乎沒有線上版）所提供的示意圖：

基本上，左邊綠色的 OpenXR Application 就是一般開發者要進行程式開發的部分。

右邊藍色的 OpenXR Runtime 主要則是硬體廠商（頭戴式顯示器系統廠商、例如 Valve、Microsoft）所要提供的；雖然在一個系統上可以安裝多個 runtime，但是一次應該是只能有一個是處於 active 狀態。

下方褐色的 OpenXR API Layer 呢，主要是可以在不修改程式、 API 的情況下、在應用程式和 runtime 之間插入額外的功能，可以用來提供驗證、測試等功能；他基本上算是非必要性的，不一定會存在（現階段似乎沒有可以用的實作？）。

而實際上在呼叫 OpenXR 的時候，大致上會類似下面的樣子：

應用程式呼叫的函式，基本上都會先經過 OpenXR Loader，然後視狀況、交給 API Layer 做處理，最後再傳遞給 OpenXR Runtime。

其中，API Layer 不一定會存在、而也不是所有函式都會經過所有 API Layer。

另外，Khronos 也還有一個 OpenXR-Hpp 的專案，可以產生 C++ 版的 OpenXR 介面。

不過，他並沒有提供已經產生好的版本可以直接使用，所以如果想要使用的畫，就需要自己建置了。

而考慮到官方文件只有原生的 C 語言…個人覺得還是先放棄 openxr.hpp 好了。

至於要開始寫 OpenXR 的程式的話…恩，該說不窺是 Khronos 嗎？OpenXR 並沒有直接提供 programming guide 類的東西、也沒有提供官方的範例程式可供參考。

官方的文件，基本上就是：

• The OpenXR Specification
• OpenXR API Reference Pages
• OpenXR Reference Guide (PDF)

雖然不是沒辦法透過這些東西來學習，但是個人覺得光憑 Khronos 官方提供的資訊，應該是很難上手的…

如果想要了解通盤的運作架構的話，最主要應該就是 Reference Guide 的這張 overview 了～

而如果想靠範例來學的話，或許可以參考下面的一些相關的專案：

• 微軟的範例：OpenXR Samples for Mixed Reality Developers
  • Windows-Only、C++17、Direct 3D 11
• Monado：Demos
  • Linux-Only、Vulkan 和 OpenGL 的都有
• manoreken2/ View360Photo
  • Windows-Only、使用 OpenXR + Direct 3D 撰寫的 360 照片顯示程式
• maluoi/ OpenXRSamples
  • Windows-Only、OpenXR + Direct 3D 的單一檔案範例
• jherico/ OpenXR-Samples
  • 使用 Qt 框架寫的範例

沒意外的話，Heresy 之後應該也會繼續在整理一些文章和範例吧。