WebXR viiteruumi piirid: ruumiliste piiride määratlemine immersiivsetes kogemustes

WebXR, avatud standard veebipõhiste immersiivsete kogemuste loomiseks, pakub arendajatele võimalust luua virtuaal- ja liitreaalsuse rakendusi otse brauseris. Oluline osa köitvate ja ohutute XR-kogemuste loomisel on viiteruumi piiride mõistmine ja tõhus kasutamine. See juhend annab põhjaliku ülevaate viiteruumi piiridest, nende tähtsusest, WebXR-is saadaolevatest erinevatest tüüpidest ja parimatest rakendamistavade kohta.

Mis on WebXR viiteruumid?

Enne piiridesse süvenemist määratleme viiteruumid. WebXR-is määratleb viiteruum koordinaatsüsteemi, milles teie virtuaalne või liitreaalne stseen eksisteerib. See pakub raamistikku objektide positsioneerimiseks, kasutaja liikumise jälgimiseks ja ruumiliste suhete määratlemiseks. Mõelge sellele kui alusele, millele teie kogu XR-kogemus on ehitatud. Viiteruumide mõistmine on teie rakenduses intuitiivsete ja ennustatavate interaktsioonide loomiseks ülioluline.

Miks on viiteruumi piirid olulised?

Viiteruumi piirid määravad kasutajale XR-kogemuses saadaval oleva füüsilise ruumi. Neil on mitmeid kriitilisi eesmärke:

• Kasutaja ohutus: Mänguruumi piiride määratlemisega aitavad piirid kasutajatel vältida füüsilist kokkupõrget reaalmaailma objektide, seinte või muude ohtudega. See on eriti oluline toa-skaala VR-kogemustes, kus kasutajad saavad vabalt liikuda. Kujutage ette mängus süvenenud kasutajat, kes kõnnib äkitselt kohvilaua vastu – piiride määratlemine hoiab seda ära.
• Intuitiivne navigatsioon: Piirid pakuvad visuaalseid vihjeid, mis aitavad kasutajatel mõista oma virtuaalse keskkonna piire. See võimaldab neil ruumis enesekindlamalt navigeerida ja vältida tahtmatult ettenähtud interaktsioonialast välja astumist. Peen visuaalne võrk või värviline kontuur võib suure erinevuse luua.
• Järjepidev kogemus: Piire järjepidevalt määratledes ja renderdades tagate, et kasutaja kogemus jääb ennustatavaks ja mugavaks, olenemata konkreetsest riistvarast või keskkonnast, mida nad kasutavad. Järjepidevad piirid on olulised sujuvaks ja kaasahaaravaks kogemuseks erinevate seadmete vahel.
• Toimivuse optimeerimine: Aktiivse ala piiride tundmine võimaldab WebXR-i tööaegadel renderdamis- ja töötlemisressursse optimeerida. See võib prioriseerida objektide renderdamist kasutaja vaateväljas ja vältida tarbetuid arvutusi piiridest väljaspool asuvate elementide jaoks. Tõhus ressursside jaotus toob kaasa sujuvama toimivuse.

WebXR viiteruumide tüübid ja nende piirid

WebXR pakub mitmeid viiteruumide tüüpe, millest igaühel on oma omadused ja piiride määratlemise tagajärjed:

1. Vaataja viiteruum (Viewer Reference Space)

'viewer' viiteruum on kõige lihtsam tüüp. See on pea-lukustatud, mis tähendab, et viiteruumi alguspunkt on alati fikseeritud kasutaja pea suhtes. Sellest tulenevalt saab kasutaja ainult pead pööra, et ringi vaadata. Kasutaja ei saa virtuaalses keskkonnas füüsiliselt liikuda. 'viewer' viiteruumil piire ei ole.

Kasutusjuhtumid:

• Staatilised kogemused nagu 360° videod või lihtsad objektivaatajad, kus kasutaja jääb paigale.
• Rakendused piiratud interaktsiooni ja liikumisega.

2. Kohalik viiteruum (Local Reference Space)

'local' viiteruum võimaldab kasutajal piiratud alal ringi liikuda. Viiteruumi alguspunkt on fikseeritud kasutaja esialgses positsioonis sessiooni alguses. 'local' viiteruumil piire ei pruugi olla, mis tähendab, et süsteem ei paku piiriteavet. Kui piire on vaja, loovad arendajad sageli kunstlikke piire maailmasisese objektide või visuaalsete vihjete abil. Kui alusvara riistvara ja tööaeg toetavad piiriteavet, võib see olla saadaval `xrFrame.getViewerPose(xrReferenceSpace).transform.matrix` kaudu.

Kasutusjuhtumid:

• Rakendused, kus kasutaja saab väikses virtuaalses ruumis ringi liikuda.
• Kogemused, kus füüsilise keskkonna täpne jälgimine pole vajalik.
• Mängud või rakendused teleportatsioonimehhanismidega liikumiseks algsest jälgimisalast kaugemale.

Näide (kontseptuaalne): Kujutage ette kunstigalerii rakendust. Kasutaja alustab virtuaalses ruumis ja saab seintel olevate maalide vaatamiseks ringi kõndida. 'local' viiteruum võimaldab neil seda piiratud ruumi vabalt uurida.

3. Kohalik põrandaviiteruum (Local-Floor Reference Space)

Sarnane 'local' viiteruumiga, kuid lisapiiranguga, et Y-telg on joondatud põrandaga. See lihtsustab arendamist maapõhiste interaktsioonidega töötamisel. 'local-floor' viiteruumil piire ei pruugi olla, välja arvatud juhul, kui need on saadaval alusvara süsteemist.

Kasutusjuhtumid:

• Rakendused, mis põhinevad määratletud põrandatasapinnal.
• Kogemused maapõhiste interaktsioonide või füüsikasimulatsioonidega.

Näide: Virtuaalne lemmiklooma mäng, kus lemmikloom suhtleb põranda ja sellel olevate objektidega.

4. Piiratud põrandaviiteruum (Bounded-Floor Reference Space)

'bounded-floor' viiteruum on spetsiaalselt loodud toa-skaala VR-kogemuste jaoks. See pakub teavet kasutaja füüsilise keskkonna kohta, sealhulgas põranda kuju ja mõõtmeid. See on viiteruum, mis pakub piiriteavet meetodi `getBounds()` kaudu. Ruumi alguspunkt on põrandatasemel ja XZ-tasapind kujutab põrandat. Oluline on, et mitte kõik seadmed ei toeta 'bounded-floor'. Peate kontrollima selle saadavust, kasutades `navigator.xr.isSessionSupported('immersive-vr', { requiredFeatures: ['bounded-floor'] })`.

getBounds() mõistmine:

Meetod `xrReferenceSpace.getBounds()` tagastab DOMPointReadOnly massiivi. See massiiv kirjeldab põranda piirjooni viiteruumis. Punktid on järjestatud nii, et nende järjestikune läbimine moodustab suletud hulknurga, mis määratleb kasutajale saadaoleva põrandapinna. Punktid on XZ-tasapinnal, kus Y = 0. Punktide arv võib varieeruda sõltuvalt keskkonna skannimisest.

Kasutusjuhtumid:

• Toa-skaala VR-mängud ja rakendused, kus kasutaja saab vabalt ringi liikuda.
• Kogemused, mis nõuavad kasutaja asukoha täpset jälgimist määratletud ruumis.
• Treeningusimulatsioonid, mis jäljendavad reaalmaailma keskkondi.

Näide: Virtuaalne põgenemismäng, kus kasutaja peab põgenemiseks füüsiliselt ruumi uurima, mõistatusi lahendama ja objektidega suhtlema.

5. Piiramatu viiteruum (Unbounded Reference Space)

'unbounded' viiteruum võimaldab kasutajal vabalt liikuda ilma eelnevalt määratletud piirideta. See sobib kogemustele, kus eeldatakse, et kasutaja on väga suures või lõputus ruumis. 'unbounded' viiteruumil piire ei ole. Oluline on märkida, et selle viiteruumi kasutamine nõuab kasutaja ohutuse hoolikat kaalumist, kuna puudub sisseehitatud mehhanism reaalmaailma objektidega kokkupõrgete vältimiseks. Asukohapõhised AR-rakendused kasutavad tavaliselt seda tüüpi viiteruumi.

Kasutusjuhtumid:

• Liitreaalsuse kogemused, kus kasutaja liigub suures alas õues.
• Virtuaalreaalsuse simulatsioonid lõpututest ruumidest või abstraktsetest keskkondadest.

Näide: AR-rakendus, mis asetab virtuaalse teabe reaalmaailma kohale, kui kasutaja kõnnib läbi linna.

Viiteruumi piiridele ligipääs ja nende kasutamine

Viiteruumi piiridele ligipääsu ja nende kasutamise protsess hõlmab tavaliselt järgmisi samme:

1. WebXR-sessiooni taotlemine: Alustage WebXR-sessiooni taotlemisega, kasutades `navigator.xr.requestSession()`. Veenduge, et taotlete vajalikke funktsioone, sealhulgas `bounded-floor`, kui kavatsete seda kasutada. Näiteks:

               navigator.xr.requestSession('immersive-vr', { requiredFeatures: ['bounded-floor'] })
     .then(onSessionStarted)
     .catch(handleFailure);
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

2. Viiteruumi hankimine: Kui sessioon on aktiivne, taotlege viiteruumi, kasutades `session.requestReferenceSpace()`. 'bounded-floor' viiteruumi jaoks:

               session.requestReferenceSpace('bounded-floor')
     .then(onBoundedFloorReferenceSpace)
     .catch(handleFailure);
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

3. Piiride hankimine: Kui kasutate 'bounded-floor' viiteruumi, saate piirid hankida meetodi `getBounds()` abil:

               function onBoundedFloorReferenceSpace(referenceSpace) {
     const bounds = referenceSpace.getBounds();
     if (bounds) {
       // Töötle piiride andmeid
       console.log("Leitud piirid:", bounds);
     } else {
       console.log("Piire pole saadaval.");
     }
   }
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

4. Piiride visualiseerimine ja jõustamine: Kasutage piiride andmeid mänguala visualiseerimiseks ja mehhanismide rakendamiseks, et vältida kasutaja tahtmatut väljumist määratletud piiridest. See võib hõlmata visuaalse võrgu renderdamist, hoiatusteate kuvamist või haptilise tagasiside rakendamist.

Parimad tavad ruumiliste piiride määratlemiseks ja kasutamiseks

Siin on mõned parimad tavad, mida oma WebXR-rakendustes ruumiliste piiride määratlemisel ja kasutamisel arvestada:

• Kontrollige saadavust: Kontrollige alati, kas taotletud viiteruumi ja selle piire toetab kasutaja seade ja keskkond. Kasutage `navigator.xr.isSessionSupported()` funktsiooni, et kontrollida 'bounded-floor' toe olemasolu enne sessiooni taotlemist. Kui meetod `getBounds()` tagastab nulli, tähendab see, et piire pole saadaval, ja te peaksite selle olukorra osaliselt lahendama, pakkudes alternatiivseid ohutusmeetmeid või kohandades kogemust vastavalt.
• Pakkuge selgeid visuaalseid vihjeid: Kasutage mänguala piiride tähistamiseks selgeid ja intuitiivseid visuaalseid vihjeid. See võib hõlmata peene võrgu renderdamist põrandal, värvilise kontuuri kuvamist või osakeste efektide kasutamist. Vältige liiga pealetükkivaid või segavaid visuaalseid vihjeid, mis võivad immersiivset kogemust kahjustada.
• Arvestage kasutaja mugavust: Veenduge, et piirid oleksid mugavalt paigutatud kasutaja füüsilisse ruumi. Vältige piiride paigutamist liiga lähedale reaalmaailma objektidele või seintele, kuna see võib põhjustada ebamugavust ja klaustrofoobiat. Alati on parem üle hinnata kui alahinnata vajalikke piire.
• Rakendage haptilist tagasisidet: Kaaluge haptilise tagasiside kasutamist, et anda puutetundlikke vihjeid, kui kasutaja läheneb piiridele. See võib olla tõhus viis kasutajat õrnalt mängualale tagasi suunata, ilma visuaalset immersiooni häirimata.
• Arvestage erinevate kasutajate kõrgustega: Piiride kõrguse määratlemisel arvestage erinevate kasutajate kõrguste vahemikku. Veenduge, et piirid oleksid piisavalt kõrged, et vältida kõrgemate kasutajate tahtmatut kokkupõrget virtuaalsete objektide või laega.
• Pakkuge kohandamisvõimalusi: Mõnel juhul võib olla kasulik lasta kasutajatel mänguala suurust ja kuju kohandada. See võib olla kasulik kogemuse kohandamiseks erinevate ruumide suuruste ja konfiguratsioonidega. Pakkuge aga selgeid juhiseid ja ohutushoiatusi, et tagada, et kasutajad ei looks liiga väikeseid või ohtlikke piire.
• Värskendage piire regulaarselt (kui see on kohaldatav): Dünaamilistes keskkondades, kus füüsiline ruum võib muutuda, kaaluge viiteruumi piiride perioodilist värskendamist, et kajastada praeguseid tingimusi. See aitab säilitada täpsust ja vältida ootamatuid kokkupõrkeid. Märkige, et värskenduste sagedus sõltub riistvara ja WebXR-i rakenduse võimalustest.
• Ligipääsetavuse kaalutlused: Ruumi piiridega disainides arvestage puuetega kasutajatega. Näiteks võivad liikumispuudega kasutajad vajada suuremaid mängualasid või alternatiivseid navigeerimisviise. Selged visuaalsed ja helilised vihjed on kasulikud ka nägemis- või kuulmispuudega kasutajatele. Veenduge, et interaktsioonid oleksid võimalikud ka istudes või seistes.

Piiride rakendamise näited

Siin on mõned praktilised näited piiride rakendamisest teie WebXR-rakendustes:

1. Visuaalne võrk põrandal

See on levinud ja tõhus viis mänguala visualiseerimiseks. Saate luua joonte või nelinurkade võrgu, mida renderdatakse põrandal, tähistades ruumi piire. Võrgu värvi ja läbipaistvust saab kohandada vastavalt teie rakenduse esteetikale.

2. Värviline kontuur

Teine lähenemisviis on renderdada värviline kontuur mänguala perimeetri ümber. Seda saab saavutada, luues rea vertikaalseid tasapindu või silindreid, mis on paigutatud mööda piire. Kontuuri värv võib muutuda, et näidata lähedust piiridele, muutudes heledamaks või küllastumaks, kui kasutaja läheneb.

3. Osakeste efektid

Osakeste efekte saab kasutada peenema ja visuaalselt atraktiivsema piiri loomiseks. Näiteks võite emiteerida osakeste voo, mis voolavad mööda piire, luues särava või helendava efekti. Osakeste tihedust ja värvi saab reguleerida, et kontrollida piiri nähtavust.

4. Haptiline tagasiside

Nagu varem mainitud, saab haptilist tagasisidet kasutada puutetundlike vihjete andmiseks, kui kasutaja läheneb piiridele. Seda saab rakendada, käivitades vibratsiooni kasutaja kontrollerites või peakomplektis. Vibratsiooni intensiivsus võib suureneda, kui kasutaja läheneb piiridele.

Täpsemad kaalutlused

Valvurisüsteemid (Guardian Systems)

Paljud VR-peakomplektid on varustatud sisseehitatud "valvur" või "piiri" süsteemidega. Need süsteemid võimaldavad kasutajatel määratleda mänguala oma füüsilises keskkonnas ja annavad visuaalseid hoiatusi, kui nad piire lähenevad. WebXR-rakendused saavad neid olemasolevaid süsteeme ära kasutada, taotledes sobivaid viiteruume (nt 'bounded-floor') ja kasutades pakutud piiriteavet. Sel juhul teeb alusvara tööaeg suure osa piiride esinduse loomisest kasutajale. Siiski on rakenduse arendaja siiski vastutav piiriteabele reageerimise eest, et tagada ohutu ja järjepidev kogemus. Peaksite olema teadlikud, et kasutajad saavad sageli oma valvurisüsteemi oma seadme sätetes kohandada, seega peaks teie rakendus alati kohanema kasutaja määratletud piiridega, mitte neid üle kirjutama.

Segarealiteet ja stseenimõistmine

Segarealiteedi (MR) rakendustes hägustuvad virtuaalse ja reaalse maailma piirid. See nõuab keerukamaid stseenimõistmise võimalusi, et täpselt kaardistada kasutaja füüsiline keskkond ja määratleda sobivad piirid. Täiustatud MR-platvormid võivad kasutada arvutinägemist ja sügavussensoreid, et luua ümbruse 3D-representatsioon, võimaldades dünaamilisemat ja kontekstiteadlikumat piiride määratlemist. Näiteks võib süsteem automaatselt tuvastada ja vältida selliseid takistusi nagu mööbel või seinad. WebXR areneb pidevalt, et neid täiustatud võimalusi lisada. WebXR Device API-i tasapinna tuvastamise tehnoloogiad võimaldavad arendajatel kasutada stseenimõistmise teavet paremate piiride ehitamiseks AR-kogemustesse.

Geograafiline asukoht ja väli-AR

Väli-AR-rakenduste jaoks, mis kasutavad 'unbounded' viiteruumi, muutub piiride määratlemine keerulisemaks. Nendes stsenaariumites võib teil tekkida vajadus tugineda geograafilisele asukohale ja kaardiandmetele, et luua virtuaalsed piirid, mis põhinevad reaalmaailma maamärkidel või geograafilistel tunnustel. Seda saab kasutada kasutaja sattumise vältimiseks ohtlikesse piirkondadesse või eraomandi rikkumiseks. Privaatsusega seotud kaalutlused on asukohateabe kogumisel ja kasutamisel olulised. Teavitage kasutajaid alati, kuidas nende asukohateavet kasutatakse, ja pakkuge võimalusi asukohajälgimise kontrollimiseks või keelamiseks. Määrused nagu GDPR Euroopas kehtestavad ranged piirangud isikuandmete, sealhulgas asukohateabe kogumisele ja kasutamisele. Veenduge, et teie rakendus vastab kõikidele kohaldatavatele privaatsusmäärustele.

WebXR ja ruumiliste piiride tulevik

WebXR-i valdkond areneb kiiresti ja lähiaastatel võime oodata märkimisväärseid edusamme ruumiliste piiride määratlemisel. Mõned võimalikud tulevikuarendused hõlmavad:

• Parem stseenimõistmine: Keerukamad stseenimõistmise algoritmid võimaldavad täpsemat ja dünaamilisemat piiride määratlemist nii VR- kui ka AR-rakendustes.
• AI-põhine piiride genereerimine: Kunstlikku intelligentsust (AI) võiks kasutada optimaalsete piiride automaatseks genereerimiseks, mis põhinevad kasutaja keskkonnal ja tegevusel.
• Holograafilised kuvarid ja valgusvälja tehnoloogia: Uued kuvaritehnoloogiad võimaldavad kaasahaaravamat ja realistlikumat piiride visualiseerimist.
• Standardiseeritud piiride API-d: Erinevate WebXR-platvormide piiride API-de standardimise jõupingutused lihtsustavad arendust ja parandavad ühilduvust.
• Täiustatud haptiline tagasiside: Täiustatud haptilised tagasisidesüsteemid pakuvad rikkalikumaid ja nüansirikkamaid puutetundlikke vihjeid piiride teadvustamiseks.

Järeldus

WebXR-i viiteruumi piiride mõistmine ja tõhus kasutamine on ohutute, intuitiivsete ja kaasahaaravate XR-kogemuste loomiseks ülioluline. Hoolikalt kaaludes erinevaid viiteruumide tüüpe, piiride andmetele ligipääsu ja nende töötlemist ning sobivate visuaalsete ja haptiliste vihjete rakendamist, saavad arendajad tagada, et kasutajad jäävad ettenähtud mängualasse ja väldivad kokkupõrkeid reaalmaailma objektidega. Kuna WebXR-tehnoloogia areneb jätkuvalt, võime oodata veelgi keerukamaid ja dünaamilisemaid lähenemisviise ruumiliste piiride määratlemisele, mis veelgi parandavad veebi immersiivset ja interaktiivset potentsiaali.

Pidage meeles, et oma XR-kogemuste kujundamisel seadke alati esikohale kasutaja ohutus ja ligipääsetavus. Järgides selles juhendis esitatud parimaid tavasid, saate luua köitvaid ja vastutustundlikke rakendusi, mis laiendavad veebis võimaliku piire. Kaaluge kultuurilisi erinevusi füüsilises ruumis ja isiklikes piirides oma XR-kogemuste kujundamisel ülemaailmse publiku jaoks. Isikliku ruumi tunne erineb kultuuriti laialt ja see, mida peetakse ühes kultuuris mugavaks, võib teises kultuuris tunduda pealetükkiv. Viige läbi kasutajauuringuid ja testimist erinevate rühmadega, et tagada, et teie piirid oleksid kõigi kasutajate jaoks sobivad ja austavad.