WebXR-i Hit Testing: Juhend AR-objektide paigutamiseks metaversumis

Metaversum areneb kiiresti ja liitreaalsus (AR) mängib selle tuleviku kujundamisel otsustavat rolli. WebXR, veebi platvorm kaasahaaravate kogemuste jaoks, annab arendajatele võimaluse luua platvormiüleseid AR-rakendusi, mis töötavad otse brauseris. Üks köitvate AR-kogemuste loomise kõige põhilisemaid aspekte on võime paigutada virtuaalseid objekte realistlikult kasutaja füüsilisse keskkonda. Siin tulebki mängu hit testing.

Mis on WebXR-i Hit Testing?

Hit testing on WebXR-i kontekstis protsess, millega tehakse kindlaks, kas kasutaja vaatenurgast heidetud kiir ristub reaalse maailma pinnaga. See ristumispunkt annab ruumilised koordinaadid, mis on vajalikud virtuaalsete objektide täpseks paigutamiseks ja illusiooni loomiseks, et need on sujuvalt integreeritud kasutaja ümbrusesse. Kujutage ette, et paigutate oma telefoni kaamera kaudu oma elutuppa virtuaalse tooli – hit testing teeb selle võimalikuks.

Põhimõtteliselt võimaldab see teie WebXR-i rakendusel vastata küsimusele: "Kui ma suunan oma seadme kindlasse asukohta, siis millist reaalse maailma pinda mu seadme virtuaalne kiir tabab?" Vastus annab selle pinna 3D-koordinaadid (X, Y, Z) ja orientatsiooni.

Miks on Hit Testing AR-i jaoks oluline?

Hit testing on kriitilise tähtsusega mitmel põhjusel:

• Realistlik objektide paigutamine: Ilma hit testing'uta hõljuksid virtuaalsed objektid ruumis või näiksid läbistavat reaalse maailma pindu, rikkudes AR-i illusiooni. Hit testing tagab, et objektid on maandatud ja suhtlevad keskkonnaga veenvalt.
• Loomulik interaktsioon: See võimaldab kasutajatel intuitiivselt suhelda virtuaalsete objektidega, puudutades või osutades reaalsetele asukohtadele. Mõelge näiteks koha valimisele oma laual, kuhu paigutada virtuaalne taim.
• Ruumiline mõistmine: Hit testing annab teavet kasutaja keskkonna kohta, võimaldades rakendusel mõista reaalsete objektide paigutust ja suhteid. Seda saab kasutada keerukamate AR-kogemuste loomiseks.
• Parem kasutajakogemus: Võimaldades realistlikku paigutamist ja interaktsiooni, muudab hit testing AR-kogemused kaasahaaravamaks ja kasutajasõbralikumaks.

Kuidas WebXR-i Hit Testing töötab

WebXR Hit Test API pakub tööriistu, mida on vaja hit testing'u teostamiseks. Siin on ülevaade peamistest sammudest:

1. Taotlege AR-sessiooni: Esimene samm on taotleda WebXR API-lt AR-sessiooni. See hõlmab AR-võimekuse kontrollimist kasutaja seadmes ja kehtiva XRFrame'i hankimist.
2. Looge hit test'i allikas: Hit test'i allikas esindab kasutaja pilku või tema seadme osutamise suunda. Loote hit test'i allika, kasutades meetodit XRFrame.getHitTestInputSource() või sarnast meetodit, mis tagastab XRInputSource'i. See sisendallikas esindab viisi, kuidas kasutaja stseeniga suhtleb.
3. Teostage Hit Test: Kasutades hit test'i allikat, heidate kiire stseeni, kasutades meetodit XRFrame.getHitTestResults(hitTestSource). See meetod tagastab massiivi XRHitTestResult objektidest, millest igaüks esindab potentsiaalset ristumist reaalse maailma pinnaga.
4. Töödelge tulemusi: Iga XRHitTestResult objekt sisaldab teavet ristumise kohta, sealhulgas tabamuse 3D-asukohta (XRRay) ja orientatsiooni (XRRigidTransform). Seejärel saate seda teavet kasutada oma virtuaalse objekti paigutamiseks ja suunamiseks.

Lihtsustatud koodinäide (kontseptuaalne):

// Eeldades, et xrSession ja xrRefSpace on juba hangitud.

let hitTestSource = await xrSession.requestHitTestSource({
  space: xrRefSpace, //XRReferenceSpace, mida kasutatakse hit testing'u teostamiseks.
  profile: 'generic-touchscreen', //Valikuline string, mis näitab, millist sisendprofiili hit testing'u teostamisel kasutada.
});


function onXRFrame(time, frame) {
  // ... muu XR-kaadri töötlemine ...

  const hitTestResults = frame.getHitTestResults(hitTestSource);
  if (hitTestResults.length > 0) {
    const hit = hitTestResults[0];
    const pose = hit.getPose(xrRefSpace); // Hangi tabamuse poos

    //Paiguta oma 3D-objekt, kasutades tabamuse poosi
    object3D.position.set(pose.transform.position.x, pose.transform.position.y, pose.transform.position.z);
    object3D.quaternion.set(pose.transform.orientation.x, pose.transform.orientation.y, pose.transform.orientation.z, pose.transform.orientation.w);

  }
}

WebXR-i Hit Testing praktikas: näited ja kasutusjuhud

Hit testing avab AR-rakenduste jaoks laia valiku võimalusi. Siin on mõned näited:

• E-kaubandus: Võimaldage klientidel enne ostu sooritamist virtuaalselt mööblit või kodumasinaid oma kodudesse paigutada. Kasutaja Saksamaal võiks kasutada rakendust uue diivani visualiseerimiseks oma elutoas, veendudes, et see sobib ruumi ja täiendab olemasolevat sisekujundust. Sarnane rakendus võiks võimaldada kasutajal Jaapanis näha, kuidas uus kodumasin sobiks nende sageli väiksematesse eluruumidesse.
• Mängud: Looge AR-mänge, kus virtuaalsed tegelased suhtlevad reaalse maailmaga. Kujutage ette mängu, kus virtuaalsed lemmikloomad saavad teie elutoas ringi joosta ja mööbli taha peituda. Mäng peaks täpselt tuvastama põranda ja kõik ruumis olevad objektid.
• Haridus: Visualiseerige keerulisi teaduslikke kontseptsioone 3D-s, võimaldades õpilastel suhelda virtuaalsete mudelitega omaenda keskkonnas. Õpilane Brasiilias võiks kasutada AR-rakendust molekuli struktuuri uurimiseks, paigutades mudeli oma lauale ja pöörates seda parema mõistmise saavutamiseks.
• Arhitektuur ja disain: Võimaldage arhitektidel ja disaineritel visualiseerida ehitusplaane või sisekujundusi reaalses kontekstis. Arhitekt Dubais võiks kasutada AR-i, et esitleda kliendile uut hooneprojekti, võimaldades neil jalutada ringi hoone virtuaalses esituses, mis on paigutatud tegelikule ehitusplatsile.
• Koolitus ja simulatsioon: Looge realistlikke koolitussimulatsioone erinevatele tööstusharudele, näiteks tervishoiule või tootmisele. Meditsiinitudeng Nigeerias võiks harjutada kirurgilisi protseduure mannekeenile paigutatud virtuaalsel patsiendil, saades reaalajas tagasisidet oma tegevuse kohta.

Õige WebXR-i raamistiku valimine

Mitmed WebXR-i raamistikud võivad arendusprotsessi lihtsustada ja pakkuda eelnevalt ehitatud komponente hit testing'u jaoks:

• Three.js: Populaarne JavaScripti teek 3D-graafika loomiseks veebis. See pakub suurepärast tuge WebXR-ile ja tööriistu hit testing'u haldamiseks.
• Babylon.js: Teine võimas JavaScripti raamistik 3D-kogemuste loomiseks. See sisaldab laiaulatuslikku tööriistade ja funktsioonide komplekti WebXR-i arendamiseks, sealhulgas sisseehitatud hit testing'u võimekust.
• A-Frame: Veebiraamistik VR-kogemuste loomiseks HTML-iga. A-Frame lihtsustab WebXR-i arendamist oma deklaratiivse süntaksi ja sisseehitatud komponentidega, mis teeb hit testing'u rakendamise lihtsamaks.

WebXR-i Hit Testing'u väljakutsete ületamine

Kuigi hit testing on võimas tööriist, esitab see ka mõningaid väljakutseid:

• Täpsus: Hit testing'u täpsus sõltub sellistest teguritest nagu valgustingimused, seadme andurid ja keskkonna jälgimise kvaliteet. Hämaras valguses võib jälgimine olla vähem täpne, mis toob kaasa ebatäpsema objektide paigutuse.
• Jõudlus: Sage hit test'ide tegemine võib mõjutada jõudlust, eriti mobiilseadmetes. On oluline optimeerida hit testing'u protsessi ja vältida mittevajalikke arvutusi.
• Varjestus (Occlusion): Selle kindlakstegemine, millal virtuaalne objekt on varjatud reaalse objekti poolt, võib olla keeruline. Varjestuse täpseks käsitlemiseks on vaja täiustatud tehnikaid, nagu stseeni mõistmine ja sügavustuvastus.
• Brauseriteülene ühilduvus: Kuigi WebXR muutub üha standardiseeritumaks, võivad brauserite implementatsioonide erinevused endiselt väljakutseid esitada. Rakenduse testimine erinevates brauserites ja seadmetes on ülioluline.

WebXR-i Hit Testing'u parimad praktikad

Siin on mõned parimad praktikad, et tagada sujuv ja tõhus hit testing'u rakendamine:

• Optimeerige Hit Test'i sagedust: Vältige hit test'ide tegemist igas kaadris, kui see pole vajalik. Selle asemel tehke hit test'e ainult siis, kui kasutaja aktiivselt stseeniga suhtleb või kui seadme asend oluliselt muutub. Kaaluge drosseldamismehhanismi rakendamist, et piirata hit test'ide arvu sekundis.
• Andke visuaalset tagasisidet: Andke kasutajatele visuaalset tagasisidet, et näidata, et hit test on sooritatud ja pind on tuvastatud. See võib olla lihtne visuaalne vihje, näiteks ring või ruudustik, mis ilmub tuvastatud pinnale.
• Kasutage mitut Hit Test'i: Täpsemate tulemuste saamiseks kaaluge mitme hit test'i tegemist ja tulemuste keskmistamist. See aitab vähendada müra ja parandada objektide paigutuse stabiilsust.
• Käsitsege vigu sujuvalt: Rakendage veakäsitlust, et sujuvalt hallata olukordi, kus hit testing ebaõnnestub, näiteks kui seade kaotab jälgimise või kui pindu ei tuvastata. Andke kasutajale informatiivseid teateid, et neid protsessis juhendada.
• Kaaluge keskkonna semantikat (tulevik): WebXR-i arenedes kaaluge keskkonna semantika API-de (kui need on saadaval) kasutamist, et saada sügavam arusaam kasutaja keskkonnast. See võib võimaldada realistlikumaid ja kontekstiteadlikumaid AR-kogemusi. Näiteks arusaamine, et pind on laud versus põrand, võib mõjutada objekti paigutamise käitumist.

WebXR-i ja AR-objektide paigutamise tulevik

WebXR-i hit testing'u tulevik on helge. Tehnoloogia arenedes võime oodata:

• Parem täpsus: Arvutinägemise ja anduritehnoloogia edusammud toovad kaasa täpsema ja usaldusväärsema hit testing'u.
• Suurem jõudlus: Optimeerimised WebXR-is ja brauserimootorites parandavad hit testing'u jõudlust, võimaldades keerukamaid ja nõudlikumaid AR-kogemusi.
• Semantiline mõistmine: Semantilise mõistmise võimekuse integreerimine võimaldab rakendustel keskkonna üle arutleda ja luua intelligentsemaid ning kontekstiteadlikumaid AR-interaktsioone.
• Mitmikkasutaja AR: Hit testing mängib otsustavat rolli mitmikkasutaja AR-kogemuste võimaldamisel, lubades mitmel kasutajal suhelda samade virtuaalsete objektidega samas füüsilises ruumis.

Kokkuvõte

WebXR-i hit testing on põhiline ehituskivi köitvate ja realistlike AR-kogemuste loomisel veebis. Mõistes hit testing'u põhimõtteid ja parimaid praktikaid, saavad arendajad avada AR-i täieliku potentsiaali ja luua uuenduslikke rakendusi paljudele tööstusharudele. WebXR-i edasi arenedes muutub hit testing veelgi võimsamaks ja olulisemaks metaversumi tuleviku kujundamisel.

Ärge unustage olla kursis uusimate WebXR-i spetsifikatsioonide ja brauserite implementatsioonidega, et tagada ühilduvus ning kasutada uusi funktsioone ja täiustusi. Katsetage erinevate raamistike ja tehnikatega, et leida oma konkreetse AR-rakenduse jaoks parim lähenemisviis. Ja mis kõige tähtsam, keskenduge intuitiivsete ja kaasahaaravate kasutajakogemuste loomisele, mis ühendavad sujuvalt virtuaalse ja reaalse maailma.