1 OpenXR 概述

OpenXR 是一个免版税的框架，可以访问 AR、VR 和 MR 平台和设备。 在 OpenXR 之前，不同的供应商构建了自己的专有 SDK 来支持 XR 设备。 当前的多供应商 SDK 生态系统具有以下局限性：

• 为一个SDK开发的应用程序不能在每个HMD上运行（因为不同SDK的API不同）
• 应用程序开发人员需要将相同的应用程序移植到不同的 SDK 上以在每个 HMD 上运行
• 如果不同SDK有API变更，则需要上报
• AR、VR、MR目前还没有通用的SDK（有的SDK只做AR，或者只做VR等）
• 应用生态系统受限于不同的SDK和HMD
• 大多数可用的 SDK 和 HMD 不支持 WebXR

下图说明了碎片化的SDK生态系统与OpenXR的对比：

图的左侧是碎片化的生态系统，具有不同的 SDK 和应用程序的交叉移植以在支持的 HMD 上运行。

图右侧是应用层和设备插件层的通用框架接口，使应用程序在不同的 OpenXR 支持的 XR HMD 上具有交叉功能。

OpenXR 弥合了差距，提供以下优势：

• 无需跨端口应用程序（一旦开发就可以在任何HMD上工作） - 通过统一的应用程序接口实现
• 提供统一的设备插件接口，使OpenXR应用平台无关
• 提供统一的AR、VR、MR体验SDK
• 支持 WebXR

OpenXR 分为许多层和组件。 主要组成部分是：

• 应用（Application）
• 加载器（Loader）
• API层（API layer）
• 运行时（Runtime）
• 合成器（Compositor）

下图显示了 OpenXR 组件分布。

1.1 加载器

加载器是应用程序、运行时和其他 OpenXR 层之间的中间层。 加载程序对于检测、公开和可能加载系统上任何可用的 OpenXR 运行时或 API 层至关重要。 设置完成后，加载程序还负责管理将 OpenXR 命令正确分派给这些组件中的每一个。

加载器：

• 确定用于请求应用程序的运行时间； 因此，它必须在一个系统上支持一个或多个 OpenXR 运行时。 它加载运行时并将实例返回给应用程序。
• 将API暴露给应用层以创建运行时实例，检查API支持层，并将OpenXR命令根植到运行时下层
• 必须支持 OpenXR API 层（可由应用程序、开发人员或标准系统设置启用的可选模块）
• 必须通过卸载 API 路由和运行时操作来努力减少其对 OpenXR 应用程序的整体内存和性能影响

下图显示了 OpenXR 加载程序交互。

以下是loader面向应用层暴露的API（重要功能）：

• xrCreateInstance
• xrDestroyInstance
• xrEnumerateApiLayerProperties
• xrEnumerateInstanceExtensionProperties
• xrGetInstanceProcAddr
• xrGetInstanceProperties
• xrPollEvent
• xrGetSystem
• xrGetSystemProperties
• xrCreateSession
• xrDestroySession
• xrEnumerateReferenceSpaces
• xrCreateReferenceSpace
• xrCreateActionSpace
• xrLocateSpace
• xrDestroySpace
• xrEnumerateSwapchainFormats
• xrCreateSwapchain
• xrDestroySwapchain
• xrEnumerateSwapchainImages
• xrAcquireSwapchainImage
• xrWaitSwapchainImage
• xrReleaseSwapchainImage
• xrBeginSession
• xrEndSession
• xrRequestExitSession
• xrWaitFrame
• xrBeginFrame
• xrEndFrame
• xrLocateViews
• xrCreateActionSet
• xrDestroyActionSet
• xrCreateAction
• xrDestroyAction
• xrGetActionStatePose
• xrSyncActions
• xrApplyHapticFeedback
• xrStopHapticFeedback

有关 SXR 和 OpenXR SDK 之间的 API 差异以及 API 功能的详细信息，暂不描述。

1.2 运行时

OpenXR 运行时是实现 OpenXR API 的软件。 一个系统上可能安装了多个 OpenXR 运行时，但在任何给定时间只能激活一个运行时。 每个 OpenXR 运行时控制一个完整的 VR/AR/MR 系统。

这里，运行时包括运行时客户端、运行时服务器和合成器。 运行时客户端与应用程序进程一起使用。 应用程序可以通过运行时客户端中的加载器调用运行时函数。 在运行时执行其他操作之前，运行时客户端需要通过 ipc_instance_create 调用与运行时服务器建立连接。

然后渲染层的数据等信息可以不断地传输到运行时服务器。

运行时服务器与应用程序运行在不同的进程中。 运行时服务器持续监听 IPC 命令并从连接的运行时客户端接收渲染数据。 运行时服务器中的合成器循环被创建来处理数据，包括获取所有层、重新投影、扭曲并最终在设备上显示它们。

1.3 API层

API 层是增强 OpenXR 系统的可选组件。 他们可以在从应用程序到运行时的过程中拦截、评估、修改和插入现有的 OpenXR 命令。

API 层被实现为以各种方式（包括通过应用程序请求）启用的库。 在 xrCreateInstance 调用期间，所有 API 层都在 OpenXR 系统中启用。 每个 API 层都可以选择挂钩（拦截）任何 OpenXR 命令，而这些命令又可以被忽略或增加。 API 层不需要拦截所有 OpenXR 命令，而只需拦截它需要的那些命令。

1.4 合成器

合成器用作共享库，并由同一进程内的运行时服务器调用。 它负责获取所有层，重新投影和扭曲它们，并将它们显示到设备上。 thread qxr_multi_main_loop thread可以提交层给thread render_thread_loop。 线程 render_thread_loop 将扭曲并显示场景。

合成器公开了以下功能：
控制合成器生命周期：

• Initialize/Shutdown
• Pause/ResumeComposition
• Wait/Begin/EndFrame

会话注册

• Begin
• EndSession

图层资源共享

• Register/UnregisterLayerImage
• IsLayerImageRegistered

内部层

• EnableInternalLayer

扭曲网格

• SetDistortionGridData

版本详情

• GetVersion