WebXR-i tasapinna tuvastamine: pinnatuvastuse ja liitreaalsuse paigutuse meisterlik valdamine globaalsele publikule

WebXR pakub võimast lüüsi, et luua kaasahaaravaid liitreaalsuse (AR) kogemusi otse veebibrauserites. Paljude AR-rakenduste nurgakiviks on tasapinna tuvastamine, mis võimaldab teie rakendusel mõista reaalse maailma keskkonda ja sujuvalt integreerida virtuaalset sisu. See blogipostitus pakub põhjalikku juhendit WebXR-i tasapinna tuvastamise kohta, keskendudes pinnatuvastusele, AR-i paigutustehnikatele ja parimatele tavadele kaasavate ja jõudlusele optimeeritud kogemuste loomiseks, mis kõnetavad globaalset publikut.

Mis on WebXR-i tasapinna tuvastamine?

Tasapinna tuvastamine on protsess, mille käigus tuvastatakse ja mõistetakse kasutaja füüsilises keskkonnas olevaid tasaseid pindu, kasutades seadme andureid (tavaliselt kaamerat ja liikumisandureid). WebXR kasutab neid andurite sisendeid koos arvutinägemise algoritmidega, et leida ja jälgida horisontaalseid ja vertikaalseid tasapindu, nagu põrandad, lauad, seinad ja isegi laed.

Kui tasapind on tuvastatud, saab WebXR-i rakendus seda teavet kasutada, et:

• Ankurdada virtuaalseid objekte reaalsesse maailma, pannes need paistma, justkui oleksid need tõesti keskkonnas olemas.
• Võimaldada interaktiivseid kogemusi, kus kasutajad saavad manipuleerida virtuaalsete objektidega seoses reaalsete pindadega.
• Pakkuda tajutava keskkonna põhjal realistlikku valgustust ja varje.
• Rakendada kokkupõrketuvastust virtuaalsete objektide ja reaalsete pindade vahel.

Miks on tasapinna tuvastamine WebXR-i jaoks oluline?

Tasapinna tuvastamine on kaasahaaravate ja usutavate AR-kogemuste loomisel ülioluline. Ilma selleta hõljuksid virtuaalsed objektid lihtsalt ruumis, olles kasutaja ümbrusest lahti ühendatud, mis murraks liitreaalsuse illusiooni.

Pindade täpse tuvastamise ja mõistmisega võimaldab tasapinna tuvastamine luua AR-rakendusi, mis on:

• Kaasahaaravad: Virtuaalsed objektid tunduvad olevat tõeliselt osa reaalsest maailmast.
• Interaktiivsed: Kasutajad saavad virtuaalsete objektidega suhelda loomulikul ja intuitiivsel viisil.
• Kasulikud: AR-rakendused saavad pakkuda praktilisi lahendusi reaalsetele probleemidele, nagu mööbli visualiseerimine toas või objektidevaheliste kauguste mõõtmine.
• Juurdepääsetavad: WebXR ja tasapinna tuvastamine võimaldavad AR-kogemusi, mis on saadaval erinevates seadmetes, ilma et kasutajad peaksid alla laadima spetsiaalset rakendust.

Kuidas WebXR-i tasapinna tuvastamine töötab

WebXR-i tasapinna tuvastamine hõlmab tavaliselt järgmisi samme:

1. Tasapinna jälgimise taotlemine: WebXR-i rakendus taotleb juurdepääsu seadme AR-võimalustele, sealhulgas tasapinna jälgimisele.
2. XRFrame'i hankimine: Iga kaadri puhul hangib rakendus `XRFrame` objekti, mis annab teavet AR-seansi hetkeseisu kohta, sealhulgas kaamera asendi ja tuvastatud tasapindade kohta.
3. TrackedPlanes'i päring: `XRFrame` objekt sisaldab `XRPlane` objektide loendit, millest igaüks esindab stseenis tuvastatud tasapinda.
4. XRPlane'i andmete analüüsimine: Iga `XRPlane` objekt annab teavet tasapinna kohta:

• Orientatsioon: Kas tasapind on horisontaalne või vertikaalne.
• Asukoht: Tasapinna asukoht 3D-maailmas.
• Mõõtmed: Tasapinna laius ja kõrgus.
• Hulknurk: Piirhulknurk, mis esindab tuvastatud tasapinna kuju.
• Viimase muudatuse aeg: Ajatempel, mis näitab, millal tasapinna omadusi viimati uuendati.

WebXR-i tasapinna tuvastamise API-d ja koodinäited

Vaatame mõningaid koodinäiteid, kasutades JavaScripti ja populaarset WebXR-i teeki nagu Three.js:

WebXR-seansi lähtestamine ja tasapinna jälgimise taotlemine

Esmalt peate taotlema kaasahaarava AR-seansi ja täpsustama, et soovite tuvastatud tasapindu jälgida:

            
async function initXR() {
  if (navigator.xr) {
    const supported = await navigator.xr.isSessionSupported('immersive-ar');
    if (supported) {
      try {
        session = await navigator.xr.requestSession('immersive-ar', { 
          requiredFeatures: ['plane-detection'] 
        });
        // Seadista WebGL-i renderdaja ja muud stseeni elemendid
      } catch (error) {
        console.error("Error initializing XR session:", error);
      }
    } else {
      console.log('immersive-ar not supported');
    }
  } else {
    console.log('WebXR not supported');
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

XRFrame'i ja TrackedPlanes'i käsitlemine

Animatsioonitsükli sees peate pääsema juurde `XRFrame`-ile ja itereerima läbi tuvastatud tasapindade:

            
function animate(time, frame) {
  if (frame) {
    const glLayer = session.renderState.baseLayer;
    renderer.render(scene, camera);

    const xrViewerPose = frame.getViewerPose(xrRefSpace);
    if (xrViewerPose) {
      // Uuenda kaamera asendit/pööret xrViewerPose'i põhjal

      const planes = session.getWorldInformation().detectedPlanes;
      if (planes) {
        for (const plane of planes) {
          // Juurdepääs tasapinna andmetele ja vastava võrgustiku uuendamine stseenis
          updatePlaneMesh(plane);
        }
      }
    }
  }
  session.requestAnimationFrame(animate);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Iga tuvastatud tasapinna jaoks võrgustiku loomine

Tuvastatud tasapindade visualiseerimiseks saate luua lihtsa võrgustiku (nt `THREE.Mesh`) ja uuendada selle geomeetriat `XRPlane` mõõtmete ja hulknurga põhjal. Võimalik, et peate kasutama abifunktsiooni, mis teisendab hulknurga tipud teie renderdamismootori jaoks sobivasse geomeetriavormingusse.

            
function updatePlaneMesh(plane) {
  if (!planeMeshes.has(plane.id)) {
    // Loo uus võrgustik, kui seda pole olemas
    const geometry = new THREE.PlaneGeometry(plane.width, plane.height);
    const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00, wireframe: true });
    const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    mesh.userData.plane = plane;

    scene.add(mesh);
    planeMeshes.set(plane.id, mesh);
  } else {
    // Uuenda olemasoleva võrgustiku geomeetriat tasapinna mõõtmete alusel.
    const mesh = planeMeshes.get(plane.id);
    const planeGeometry = mesh.geometry;
    planeGeometry.width = plane.width;
    planeGeometry.height = plane.height;
    planeGeometry.needsUpdate = true;

    //Tasapinna asend ja orientatsioon.
    const pose = frame.getPose(plane.planeSpace, xrRefSpace);
    mesh.position.set(pose.transform.position.x,pose.transform.position.y,pose.transform.position.z);
    mesh.quaternion.set(pose.transform.orientation.x,pose.transform.orientation.y,pose.transform.orientation.z,pose.transform.orientation.w);
  }


}

            

              
                Copy
              
            
          

Liitreaalsuse paigutustehnikad: virtuaalsete objektide ankurdamine

Kui olete tasapinnad tuvastanud, saate neile virtuaalseid objekte ankurdada. See hõlmab virtuaalsete objektide paigutamist õigesse asendisse ja orientatsiooni tuvastatud tasapinna suhtes. Selleks on mitu viisi:

Kiirteheitmine (Raycasting)

Kiirteheitmine hõlmab kiire heitmist kasutaja seadmest (tavaliselt ekraani keskelt) stseeni. Kui kiir ristub tuvastatud tasapinnaga, saate ristumispunkti kasutada virtuaalse objekti paigutamiseks. See võimaldab kasutajal puudutada ekraani, et paigutada objekt soovitud pinnale.

            
function placeObject(x, y) {
  const raycaster = new THREE.Raycaster();
  const mouse = new THREE.Vector2();

  mouse.x = (x / renderer.domElement.clientWidth) * 2 - 1;
  mouse.y = -(y / renderer.domElement.clientHeight) * 2 + 1;

  raycaster.setFromCamera(mouse, camera);

  const intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children, true); // Otsi ristumisi rekursiivselt.

  if (intersects.length > 0) {
    // Paiguta objekt ristumispunkti
    const intersection = intersects[0];
    const newObject = createVirtualObject();
    newObject.position.copy(intersection.point);

    // Kohanda objekti orientatsiooni vastavalt vajadusele
    newObject.quaternion.copy(camera.quaternion);
    scene.add(newObject);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Hit-Test API kasutamine (kui on saadaval)

WebXR Hit-Test API pakub otsemat viisi kiire ja reaalse maailma vaheliste ristumiste leidmiseks. See võimaldab teil heita kiire kasutaja vaatest ja saada `XRHitResult` objektide loendi, millest igaüks esindab ristumist reaalse maailma pinnaga. See on tõhusam ja täpsem kui toetumine ainult tuvastatud tasapindadele.

            
async function createHitTestSource() {
  hitTestSource = await session.requestHitTestSource({ space: xrRefSpace });
}

function placeObjectAtHit() {
  if (hitTestSource) {
    const hitTestResults = frame.getHitTestResults(hitTestSource);
    if (hitTestResults.length > 0) {
      const hit = hitTestResults[0];
      const pose = hit.getPose(xrRefSpace);

      // Loo või uuenda virtuaalset objekti
      const newObject = createVirtualObject();
      newObject.position.set(pose.transform.position.x,pose.transform.position.y,pose.transform.position.z);
      newObject.quaternion.set(pose.transform.orientation.x,pose.transform.orientation.y,pose.transform.orientation.z,pose.transform.orientation.w);
      scene.add(newObject);
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ankurdamine tasapinna piirjoontele

Samuti saate kasutada tasapinna piirjooni esindavat hulknurka, et paigutada objekte piki tuvastatud tasapinna servi või selle sisemusse. See võib olla kasulik virtuaalsete objektide paigutamiseks tasapinna suhtes kindlas konfiguratsioonis.

WebXR-i tasapinna tuvastamise optimeerimine globaalsete seadmete jaoks

WebXR-i rakendused peavad töötama sujuvalt laias valikus seadmetes, alates tippklassi nutitelefonidest kuni madalama võimsusega mobiilseadmeteni. Tasapinna tuvastamise implementatsiooni optimeerimine on hea kasutajakogemuse tagamiseks erinevates riistvarakonfiguratsioonides ülioluline.

Jõudlusega seotud kaalutlused

• Piira tasapindade arvu: Liiga paljude tasapindade jälgimine võib olla arvutuslikult kulukas. Kaalu aktiivselt jälgitavate tasapindade arvu piiramist või eelista tasapindu, mis on kasutajale kõige lähemal.
• Optimeeri tasapinna võrgustiku geomeetriat: Kasuta tasapinna võrgustike jaoks efektiivseid geomeetria esitusi. Väldi liigseid detaile või ebavajalikke tippe.
• Kasuta WebAssembly't: Kaalu WebAssembly (WASM) kasutamist arvutusmahukate ülesannete jaoks, nagu tasapinna tuvastamise algoritmid või kohandatud arvutinägemise rutiinid. WASM võib pakkuda märkimisväärset jõudluse kasvu võrreldes JavaScriptiga.
• Vähenda renderdamiskoormust: Kogu stseeni, sealhulgas virtuaalsete objektide ja tasapinna võrgustike renderdamise optimeerimine on ülioluline. Kasuta renderdamiskoormuse vähendamiseks tehnikaid nagu detailsustasemed (LOD), varjestuse eemaldamine (occlusion culling) ja tekstuuride tihendamine.
• Profileeri ja optimeeri: Profileeri regulaarselt oma rakendust brauseri arendajate tööriistadega, et tuvastada jõudluse kitsaskohti. Optimeeri oma koodi profileerimise tulemuste põhjal.

Platvormiülene ühilduvus

• Funktsioonide tuvastamine: Kasuta funktsioonide tuvastamist, et kontrollida, kas seade toetab tasapinna tuvastamist, enne kui proovid seda kasutada. Paku varumehhanisme või alternatiivseid kogemusi seadmetele, mis ei toeta tasapinna tuvastamist.
• ARCore ja ARKit: WebXR-i implementatsioonid tuginevad tavaliselt aluseks olevatele AR-raamistikele nagu ARCore (Androidile) ja ARKit (iOS-ile). Ole teadlik nende raamistike vahelistest erinevustest tasapinna tuvastamise võimekuses ja jõudluses.
• Seadmespetsiifilised optimeerimised: Kaalu seadmespetsiifiliste optimeerimiste rakendamist, et ära kasutada erinevate seadmete unikaalseid võimeid.

Juurdepääsetavuse kaalutlused

On oluline muuta WebXR AR-kogemused juurdepääsetavaks ka puuetega kasutajatele. Tasapinna tuvastamisel kaalu järgmist:

• Visuaalne tagasiside: Anna selget visuaalset tagasisidet, kui tasapind on tuvastatud, näiteks esiletõstmisega eristuva värvi või mustriga. See võib aidata vaegnägijatel keskkonda mõista.
• Kuuldav tagasiside: Anna kuuldavat tagasisidet, et anda märku, kui tasapind on tuvastatud, näiteks heliefekti või tasapinna orientatsiooni ja suuruse verbaalse kirjeldusega.
• Alternatiivsed sisestusmeetodid: Paku lisaks puutežestidele ka alternatiivseid sisestusmeetodeid virtuaalsete objektide paigutamiseks, näiteks häälkäsklusi või klaviatuurisisestust.
• Reguleeritav paigutus: Luba kasutajatel kohandada virtuaalsete objektide asendit ja orientatsiooni, et see vastaks nende individuaalsetele vajadustele ja eelistustele.

Parimad tavad globaalseks WebXR-i tasapinna tuvastamise arenduseks

WebXR-i tasapinna tuvastamise rakenduste arendamine globaalsele publikule nõuab hoolikat kultuuriliste erinevuste, keeletoe ja erinevate seadmete võimekuste arvestamist. Siin on mõned parimad tavad:

• Lokaliseerimine: Lokaliseeri oma rakenduse teksti- ja helisisu, et toetada erinevaid keeli. Kasuta eri piirkondade jaoks sobivaid kuupäeva- ja numbriformaate.
• Kultuuriline tundlikkus: Ole teadlik kultuurilistest erinevustest selles, kuidas kasutajad tajuvad ja suhtlevad AR-kogemustega. Väldi kultuuriliselt tundlike sümbolite või kujutiste kasutamist.
• Juurdepääsetavus: Järgi juurdepääsetavuse juhiseid, et tagada oma rakenduse kasutatavus puuetega inimestele.
• Jõudluse optimeerimine: Optimeeri oma rakenduse jõudlust, et see töötaks sujuvalt laias valikus seadmetes.
• Testimine: Testi oma rakendust põhjalikult erinevates seadmetes ja keskkondades, et tuvastada ja parandada kõik probleemid. Kaalu testimisprotsessi kaasamist kasutajaid erinevatest piirkondadest ja kultuuritaustadest.
• Privaatsus: Teavita kasutajaid selgelt, kuidas nende andmeid kasutatakse, ja veendu, et järgid asjakohaseid privaatsuseeskirju.
• Paku selgeid juhiseid: Paku selgeid ja lühikesi juhiseid rakenduse kasutamiseks, võttes arvesse erinevaid tehnilise pädevuse tasemeid.

WebXR-i tasapinna tuvastamise rakenduste näited

WebXR-i tasapinna tuvastamist saab kasutada mitmesuguste AR-rakenduste loomiseks, sealhulgas:

• Mööbli visualiseerimine: Võimaldab kasutajatel visualiseerida, kuidas mööbel nende kodus välja näeks enne ostu sooritamist. IKEA Place on tuntud näide.
• Mängud: Loob kaasahaaravaid AR-mängukogemusi, kus virtuaalsed tegelased ja objektid suhtlevad reaalse maailmaga.
• Haridus: Pakub interaktiivseid hariduskogemusi, kus õpilased saavad uurida 3D-mudeleid ja simulatsioone oma keskkonnas. Näiteks päikesesüsteemi visualiseerimine laual.
• Tööstuslikud rakendused: Võimaldab töötajatel visualiseerida juhiseid, jooniseid ja muud teavet otse oma vaateväljas, parandades tõhusust ja täpsust.
• Jaemüük: Võimaldab klientidel proovida virtuaalseid riideid või aksessuaare enne nende ostmist. Sephora Virtual Artist on hea näide.
• Mõõtmisvahendid: Võimaldab kasutajatel mõõta kaugusi ja pindalasid reaalses maailmas oma mobiilseadmete abil.

WebXR-i tasapinna tuvastamise tulevik

WebXR-i tasapinna tuvastamine on kiiresti arenev valdkond. Kuna seadmed muutuvad võimsamaks ja arvutinägemise algoritmid paranevad, võime tulevikus oodata veelgi täpsemaid ja robustsemaid tasapinna tuvastamise võimalusi. Mõned potentsiaalsed tulevikuarengud hõlmavad:

• Parem tasapinna tuvastamise täpsus: Täpsem ja robustsem tasapinna tuvastamine isegi keerulistes keskkondades.
• Semantiline mõistmine: Võime mõista tuvastatud tasapindade semantilist tähendust, näiteks eristades erinevat tüüpi pindu (nt puit, metall, klaas).
• Stseeni rekonstrueerimine: Võime luua kogu keskkonnast 3D-mudeli, mitte ainult tasastest pindadest.
• Tehisintellektil põhinev tasapinna tuvastamine: Tehisintellekti ja masinõppe kasutamine tasapinna tuvastamise jõudluse ja täpsuse parandamiseks.
• Integratsioon pilveteenustega: Integratsioon pilveteenustega, et võimaldada koostööl põhinevaid AR-kogemusi ja jagatud virtuaalseid ruume.

Kokkuvõte

WebXR-i tasapinna tuvastamine on võimas tehnoloogia, mis võimaldab luua kaasahaaravaid ja interaktiivseid AR-kogemusi otse veebibrauserites. Pinnatuvastuse ja AR-i paigutustehnikate valdamisega saavad arendajad luua köitvaid rakendusi, mis kõnetavad globaalset publikut. Arvestades jõudluse optimeerimist, juurdepääsetavust ja kultuurilist tundlikkust, saate tagada, et teie WebXR-i rakendused on kasutatavad ja nauditavad inimestele üle kogu maailma.

Kuna WebXR-tehnoloogia areneb edasi, mängib tasapinna tuvastamine liitreaalsuse tuleviku kujundamisel üha olulisemat rolli. Jätkake katsetamist, olge uudishimulik ja nihutage pidevalt WebXR-iga võimaliku piire!