WebXR silmade jälgimine: pilgupõhine interaktsioon ja foveeritud renderdamine

WebXR on revolutsiooniliselt muutmas viisi, kuidas me digitaalse maailmaga suhtleme, hägustades piire füüsilise ja virtuaalse reaalsuse vahel. Üks põnevamaid edusamme selles valdkonnas on silmade jälgimise tehnoloogia integreerimine. Mõistes, kuhu kasutaja vaatab, saavad WebXR-rakendused avada võimsaid uusi interaktsiooniparadigmasid ja optimeerida renderdamise jõudlust, mis viib tõeliselt kaasahaaravate kogemusteni. See artikkel süveneb silmade jälgimise potentsiaali WebXR-is, uurides pilgupõhist interaktsiooni ja foveeritud renderdamist ning nende mõju veebi tulevikule.

Mis on WebXR?

WebXR (Web Extended Reality) on standardite kogum, mis võimaldab arendajatel luua ja käitada virtuaalreaalsuse (VR) ja liitreaalsuse (AR) kogemusi otse veebibrauserites. See välistab kasutajate vajaduse alla laadida ja installida eraldiseisvaid rakendusi, muutes VR/AR-sisu kättesaadavamaks ja jagatavamaks kui kunagi varem. Mõelge sellest kui kaasahaarava veebi HTML5-st. WebXR toetab laia valikut seadmeid, alates lihtsatest mobiiltelefonipõhistest VR-peakomplektidest kuni tipptasemel PC VR-süsteemideni.

WebXR-i peamised eelised on:

• Platvormideülene ühilduvus: Töötab erinevatel seadmetel ja operatsioonisüsteemides.
• Lihtne juurdepääs: Rakendusi pole vaja alla laadida ega installida; juurdepääsetav veebibrauseri kaudu.
• Kiire arendus ja kasutuselevõtt: Kasutab olemasolevaid veebiarenduse oskusi ja tööriistu.
• Turvalisus: Kasutab veebibrauserite turvafunktsioone.

Silmade jälgimise võimekus WebXR-is

Silmade jälgimine on kasutaja silmade liikumise mõõtmise ja salvestamise protsess. WebXR-i kontekstis saab neid andmeid kasutada, et mõista, kuhu kasutaja virtuaalses või liitkeskkonnas vaatab. Seda teavet saab seejärel kasutada loomulikumate ja intuitiivsemate interaktsioonide loomiseks ning renderdamise jõudluse optimeerimiseks. See läheb kaugemale traditsioonilisest kontrolleripõhisest sisendist, võimaldades tõeliselt käed-vabad kogemusi.

Kuidas silmade jälgimine töötab

Silmade jälgimise süsteemid kasutavad tavaliselt infrapunaandureid ja kaameraid, et tuvastada pupilli asukohta ja jälgida selle liikumist. Seejärel töötlevad täiustatud algoritmid neid andmeid, et määrata kasutaja pilgu suund. Silmade jälgimise süsteemide täpsus ja usaldusväärsus on viimastel aastatel märkimisväärselt paranenud, muutes need elujõuliseks valikuks paljude rakenduste jaoks. Silmade jälgimiseks kasutatakse erinevaid tehnoloogiaid, sealhulgas:

• Infrapuna (IR) jälgimine: Kõige levinum meetod, mis kasutab pupilli asukoha tuvastamiseks IR-valgust ja kaameraid.
• Elektrookulograafia (EOG): Mõõdab silmade ümbruse elektrilist aktiivsust liikumise jälgimiseks. Vähem levinud VR/AR-is selle invasiivse olemuse tõttu.
• Videopõhine silmade jälgimine: Kasutab standardseid kaameraid silmade liikumise analüüsimiseks, kasutatakse sageli mobiilseadmetes.

Pilgupõhine interaktsioon: uus paradigma

Pilgupõhine interaktsioon kasutab silmade jälgimise andmeid, et võimaldada kasutajatel suhelda virtuaalsete objektide ja keskkondadega lihtsalt neile otsa vaadates. See avab täiesti uue võimaluste maailma intuitiivsete ja kaasahaaravate WebXR-kogemuste loomiseks.

Pilgupõhise interaktsiooni näited

• Valik ja aktiveerimine: Objekti valimiseks vaadake lihtsalt sellele otsa ja seejärel pilgutage või peatuge sellel, et see aktiveerida. Kujutage ette virtuaalses menüüs navigeerimist, vaadates lihtsalt soovitud valikut ja seejärel pilgutades.
• Navigeerimine: Juhtige sõidukit või liikuge virtuaalses keskkonnas, vaadates soovitud suunas. See on eriti kasulik liikumispuudega kasutajatele.
• Objektidega manipuleerimine: Kontrollige virtuaalseid objekte oma pilguga, näiteks neid pöörates või suurust muutes.
• Sotsiaalne interaktsioon: Silmside mängib sotsiaalses suhtluses olulist rolli. Virtuaalsetel koosolekutel saab silmade jälgimist kasutada loomulikuma ja kaasahaaravama kogemuse loomiseks, võimaldades avataridel omavahel silmsidet luua. See võib parandada suhtlust ja luua sidet. Mõelge kaugtöö koolituse stsenaariumile, kus juhendaja näeb, kuhu iga praktikant oma tähelepanu koondab, võimaldades personaliseeritud juhendamist.
• Ligipääsetavus: Silmade jälgimine võib pakkuda alternatiivset sisestusmeetodit puuetega kasutajatele, võimaldades neil suhelda arvutite ja virtuaalsete keskkondadega, kasutades ainult oma silmi. See võib olla elumuutev motoorsete häiretega inimestele.
• Mängimine: Sihkimist, sihtmärgi valimist ja isegi tegelase liikumise kontrollimist võiks saavutada silmapilgu abil. Mõelge snaiprimängule, kus täpsus sõltub teie pilgu täpsusest.

Pilgupõhise interaktsiooni eelised

• Intuitiivne ja loomulik: Jäljendab seda, kuidas me reaalses maailmas suhtleme.
• Käed-vabad: Vabastab käed muudeks ülesanneteks või välistab täielikult kontrollerite vajaduse.
• Suurenenud kaasahaaravus: Loob sujuvama ja kaasahaaravama kogemuse.
• Parem ligipääsetavus: Pakub alternatiivset sisestusmeetodit puuetega kasutajatele.

Foveeritud renderdamine: jõudluse optimeerimine silmade jälgimisega

Foveeritud renderdamine on tehnika, mis kasutab silmade jälgimise andmeid WebXR-rakenduste renderdamise jõudluse optimeerimiseks. Inimese silmal on väike kõrge nägemisteravusega ala, mida nimetatakse foveaks. Ainult fovea piirkonda langev sisu tajutakse kõrge detailsusega. Foveeritud renderdamine kasutab seda ära, renderdades ala, kuhu kasutaja vaatab (fovea), kõrge eraldusvõimega, samal ajal kui perifeeriat renderdatakse madalama eraldusvõimega. See vähendab dramaatiliselt renderdamise töökoormust, mõjutamata oluliselt tajutavat visuaalset kvaliteeti.

Kuidas foveeritud renderdamine töötab

Silmade jälgimise süsteem pakub reaalajas andmeid kasutaja pilgu suuna kohta. Seda teavet kasutatakse seejärel renderdamise eraldusvõime dünaamiliseks kohandamiseks, koondades ressursid huvipakkuvale alale. Kui kasutaja pilk nihkub, liigub kõrge eraldusvõimega ala vastavalt.

Protsess hõlmab tavaliselt järgmisi samme:

1. Silmade jälgimise andmete hankimine: Koguge reaalajas pilguandmeid silmajälgijalt.
2. Fovea tuvastamine: Tuvastage ekraani ala, mis vastab kasutaja foveale.
3. Eraldusvõime skaleerimine: Renderdage foveaalne ala kõrge eraldusvõimega ja perifeeria järjest madalamate eraldusvõimetega.
4. Dünaamiline kohandamine: Uuendage pidevalt renderdamise eraldusvõimet vastavalt kasutaja pilgu liikumisele.

Foveeritud renderdamise eelised

• Parem jõudlus: Vähendab renderdamise töökoormust, võimaldades kõrgemaid kaadrisagedusi ja keerukamaid stseene.
• Parem visuaalne kvaliteet: Keskendab renderdamise ressursid alale, kuhu kasutaja vaatab, maksimeerides tajutavat visuaalset kvaliteeti.
• Vähendatud latentsus: Aitab vähendada latentsust, mis viib reageerimisvõimelisema ja mugavama VR/AR-kogemuseni.
• Skaleeritavus: Võimaldab WebXR-rakendustel sujuvalt töötada laiemas seadmete valikus, sealhulgas madalama töötlemisvõimsusega seadmetes.

Kaalutlused foveeritud renderdamisel

• Silmade jälgimise täpsus: Silmade jälgimise süsteemi täpsus on tõhusa foveeritud renderdamise jaoks ülioluline. Ebatäpne jälgimine võib põhjustada kasutaja vaateväljas hägusust või moonutusi.
• Renderdamise algoritmid: Eraldusvõime skaleerimiseks kasutatavad renderdamisalgoritmid tuleb hoolikalt valida, et minimeerida visuaalseid artefakte.
• Kasutaja taju: Üleminek kõrge ja madala eraldusvõimega alade vahel peaks olema sujuv, et vältida kasutaja tähelepanu hajutamist.

Silmade jälgimise rakendamine WebXR-is

Silmade jälgimise rakendamine WebXR-is nõuab ühilduvat peakomplekti, millel on integreeritud silmade jälgimise võimalused, ja WebXR-i käitusaega, mis toetab silmade jälgimise laiendusi. Praegu pakuvad sisseehitatud silmade jälgimist sellised peakomplektid nagu HTC Vive Pro Eye, Varjo Aero ja teatud versioonid HP Reverb G2-st. WebXR-i käitusajad, nagu need, mida pakuvad Mozilla, Google Chrome ja Microsoft Edge, arendavad aktiivselt tuge silmade jälgimise funktsioonidele. Oluline on tutvuda oma valitud peakomplekti ja käitusaja spetsiifilise dokumentatsiooniga, et mõista saadaolevaid API-sid ja funktsioone.

Rakendamise peamised sammud

1. Kontrollige silmade jälgimise tuge: Veenduge, et WebXR-sessioon toetab silmade jälgimist, kasutades meetodit `XRSystem.requestFeature()` koos `eye-tracking` funktsiooni deskriptoriga.
2. Nõudke silmade jälgimise andmeid: Hankige silmade jälgimise andmeid `XRFrame` objekti kaudu, mis annab teavet kasutaja silmade asukoha ja orientatsiooni kohta.
3. Töödelge silmade jälgimise andmeid: Kasutage silmade jälgimise andmeid pilgupõhise interaktsiooni või foveeritud renderdamise algoritmide rakendamiseks.
4. Optimeerige jõudlust: Profileerige oma rakendust, et tuvastada jõudluse kitsaskohad ja optimeerida oma koodi vastavalt.

Koodinäide (kontseptuaalne)

Järgnev koodilõik demonstreerib kontseptuaalset näidet, kuidas WebXR-is silmade jälgimise andmetele juurde pääseda. See on lihtsustatud näide ja nõuab kohandamist vastavalt konkreetsele WebXR-i käitusajale ja silmade jälgimise API-le.

            
  // Nõua XR-sessiooni silmade jälgimise toega
  navigator.xr.requestSession('immersive-vr', { requiredFeatures: ['eye-tracking'] })
    .then(session => {
      // ...
      session.requestAnimationFrame(function render(time, frame) {
        const pose = frame.getViewerPose(referenceSpace);

        if (pose) {
          const views = pose.views;

          for (let view of views) {
            // Kontrolli, kas vaatel on silmade jälgimise andmeid
            if (view.eye) {
              // Pääse ligi silma asukohale ja orientatsioonile
              const eyePosition = view.eye.position;
              const eyeRotation = view.eye.rotation;

              // Kasuta silmade jälgimise andmeid stseeni uuendamiseks
              // ...
            }
          }
        }
        session.requestAnimationFrame(render);
      });
    });

            

              
                Copy
              
            
          

Märkus: See kood on ainult illustratiivsetel eesmärkidel ja seda tuleb kohandada vastavalt konkreetsele WebXR-i käitusajale ja silmade jälgimise API-le. Üksikasjalike rakendamisjuhiste saamiseks tutvuge oma valitud platvormi dokumentatsiooniga.

Väljakutsed ja kaalutlused

Kuigi silmade jälgimine pakub WebXR-ile märkimisväärset potentsiaali, on ka mitmeid väljakutseid ja kaalutlusi, millega tuleb tegeleda:

• Privaatsus: Silmade jälgimise andmed võivad paljastada tundlikku teavet kasutaja tähelepanu, huvide ja isegi kognitiivse seisundi kohta. On ülioluline käsitleda neid andmeid vastutustundlikult ja eetiliselt, tagades kasutaja privaatsuse ja läbipaistvuse. Andmete minimeerimise ja anonüümimise tehnikaid tuleks kasutada igal võimalusel. Teadlik nõusolek on esmatähtis. Tagage vastavus ülemaailmsetele privaatsuseeskirjadele, nagu GDPR ja CCPA.
• Täpsus ja kalibreerimine: Silmade jälgimise süsteemid nõuavad usaldusväärsete andmete tagamiseks täpset kalibreerimist. Kalibreerimisprotseduurid peaksid olema kasutajasõbralikud ja vastupidavad pea asendi ja valgustingimuste muutustele. Aja jooksul täpsuse säilitamiseks võib olla vajalik regulaarne uuesti kalibreerimine.
• Latentsus: Silmade jälgimise süsteemi latentsus võib tekitada renderdamisprotsessis märgatavaid viivitusi, mis põhjustavad merehaigust ja halvendavad kasutajakogemust. Latentsuse minimeerimine on mugavate ja kaasahaaravate VR/AR-kogemuste loomiseks ülioluline.
• Maksumus: Integreeritud silmade jälgimise võimalustega peakomplektid on praegu kallimad kui tavalised VR/AR-peakomplektid. Tehnoloogia arenedes ja laiemalt kasutusele võttes eeldatakse, et maksumus langeb.
• Ligipääsetavus: Kuigi silmade jälgimine võib mõnede kasutajate jaoks ligipääsetavust parandada, ei pruugi see sobida kõigile puuetega inimestele. Tuleks pakkuda alternatiivseid sisestusmeetodeid, et tagada WebXR-rakenduste ligipääsetavus laiale kasutajaskonnale.
• Eetilised kaalutlused: Lisaks privaatsusele on ka laiemad eetilised kaalutlused. Näiteks võiks silmade jälgimist kasutada kasutajate tähelepanu manipuleerimiseks või sõltuvust tekitavate kogemuste loomiseks. Arendajad peaksid olema teadlikud nendest potentsiaalsetest riskidest ja kujundama oma rakendusi vastutustundlikult.

Silmade jälgimise tulevik WebXR-is

Silmade jälgimise tulevik WebXR-is on helge. Tehnoloogia arenedes ja muutudes taskukohasemaks, võime eeldada selle integreerimist laiemasse valikusse VR/AR-peakomplektidesse ja rakendustesse. See avab uusi võimalusi loomulikumate, intuitiivsemate ja kaasahaaravamate kogemuste loomiseks.

Esilekerkivad suundumused

• Parem silmade jälgimise täpsus: Anduritehnoloogia ja algoritmide edusammud viivad täpsemate ja usaldusväärsemate silmade jälgimise süsteemideni.
• Tehisintellektil põhinev silmade jälgimine: Tehisintellekti (AI) saab kasutada silmade jälgimise jõudluse parandamiseks, kasutaja kavatsuste ennustamiseks ja VR/AR-kogemuse isikupärastamiseks.
• Integratsioon teiste anduritega: Silmade jälgimise kombineerimine teiste anduritega, nagu käte jälgimine ja näoilmete tuvastamine, võimaldab veelgi keerukamaid ja nüansseeritumaid interaktsioone.
• Pilvepõhine silmade jälgimine: Pilvepõhised silmade jälgimise teenused võimaldavad arendajatel hõlpsasti integreerida silmade jälgimise funktsionaalsuse oma WebXR-rakendustesse, ilma et nad peaksid haldama keerulist infrastruktuuri.
• Rakendused väljaspool mänge ja meelelahutust: Silmade jälgimine leiab rakendusi paljudes valdkondades, sealhulgas hariduses, koolituses, tervishoius ja turunduses. Näiteks saab tervishoius silmade jälgimist kasutada neuroloogiliste häirete diagnoosimiseks või patsientide abistamiseks suhtlemisraskuste korral. Hariduses saab seda kasutada õpilaste kaasatuse hindamiseks ja valdkondade tuvastamiseks, kus neil on raskusi.

Kokkuvõte

Silmade jälgimine on WebXR-i jaoks mängu muutev tehnoloogia, mis võimaldab pilgupõhist interaktsiooni ja foveeritud renderdamist, mis viivad kaasahaaravamate, tõhusamate ja ligipääsetavamate virtuaal- ja liitreaalsuse kogemusteni. Kuigi privaatsuse, täpsuse ja kuludega seotud väljakutsed püsivad, on potentsiaalsed eelised tohutud. Tehnoloogia arenedes ja laiemalt kasutusele võttes võime eeldada, et silmade jälgimine mängib veebi tuleviku kujundamisel üha olulisemat rolli.

Arendajad, kes võtavad silmade jälgimise tehnoloogia kasutusele nüüd, on heas positsioonis, et luua järgmise põlvkonna uuenduslikke ja kaasahaaravaid WebXR-rakendusi. Hoidke end kursis viimaste edusammudega silmade jälgimise ja WebXR-i vallas ning katsetage erinevate interaktsiooniparadigmadega, et avastada uusi ja põnevaid viise kasutajatega ühenduse loomiseks kaasahaaravas veebis.