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立方体投影
立方体投影(Cube Map Projection, CMP) 是通过将球面内容投影在立方体模型上后将各个面展开,然后拼接为矩形的一种投影方式。立方体投影通过透视的形式实现从球面到立方体面的映射,具体的操作其实就是简单的坐标比例缩放。由于立方体模型具有极好的对称性,所以在与球面进行相互投影的过程中可以大大降低计算复杂度,并且面与面之间的投影关系是一致的。
相比等距柱状投影,立方体贴图的扭曲更小。将等圆柱映射的 4K 全景视频(3840×1920)转换为相同的正方体映射的分辨率为 2880×1920,文件大小缩小了近 1/3,这也是立方体贴图的优点之一。
但是在球面映射到几何体表面的方法中,放射型投影由于模型每个面的中心位置到球心的距离不同,越靠近边角的地方离球体越远,所以投影的不均匀性无法避免。
立方体投影格式的全景视频原始画面(传统立方体投影会按照下图格式将六个面进行排布):在下图的立方体投影方式及其横截面示意图中可以看出,经过圆心和圆周上每一点的射线是以同样的角度向外发射的,但是在投影到正方形的边上时,越靠近中点对应的线段长度越短,越远离中点则对应线段越长,即圆上相同长度的弧映射到正方形上之后长度是不等的。因而球面上相同数量的像素点,投影到立方体边缘区域所分配到的采样像素数量会多于投影到中心区域时所分配的采样像素数量(即边缘区域稀疏,中心区域稠密):
立方体投影格式的全景视频原始画面(传统立方体投影会按照下图格式将六个面进行排布):
等角度立方体投影
等角度立方体投影(Equi-Angular Cubemap, EAC) 则是谷歌所提出的一种对立方体投影改进方法,通过调整球面像素点对应的立方体上采样像素点的位置来改善这种不均匀的分布。EAC 在 CMP 的结果之上,额外做一个映射,将原本长度不同的块映射为相同:
这样做的好处就是在相同的源视频分辨率下可以提高细节部分的清晰度:
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