تسلط بر ورودی WebXR: راهنمای جهانی مدیریت وضعیت کنترلر

وب فراگیر، که توسط WebXR طراحی شده است، نحوه تعامل ما با محتوای دیجیتال را متحول می کند. از ویترین محصولات مجازی گرفته تا تجربیات واقعیت افزوده مشترک، WebXR به توسعه دهندگان در سراسر جهان اجازه می دهد تا محیط های غنی و جذاب را مستقیماً در مرورگر ایجاد کنند. یک جزء حیاتی از هر تجربه فراگیر قانع کننده، سیستم ورودی آن است - نحوه تعامل کاربران با دنیای مجازی و کنترل آن. این راهنمای جامع به بررسی دقیق مدیریت منبع ورودی WebXR می پردازد و به طور خاص بر مدیریت موثر وضعیت کنترلر برای مخاطبان جهانی تمرکز دارد.

به عنوان توسعه دهندگان، ما با چالش هیجان انگیزی برای طراحی تعاملاتی روبرو هستیم که حسی شهودی، پاسخگو و به طور جهانی در دسترس در طیف گسترده ای از دستگاه ها و انتظارات کاربران داشته باشند. درک نحوه مدیریت وضعیت منابع ورودی مختلف، از گیم پدهای سنتی گرفته تا سیستم های پیشرفته ردیابی دست، برای ارائه یک تجربه کاربری یکپارچه بسیار مهم است. بیایید این سفر را برای رمزگشایی ورودی WebXR آغاز کنیم.

مبانی: درک منابع ورودی WebXR

در قلب ورودی WebXR رابط XRInputSource قرار دارد. این شیء نشان دهنده هر دستگاه فیزیکی است که می تواند برای تعامل با یک جلسه WebXR استفاده شود. این شامل کنترلرهای حرکتی، سیستم های ردیابی دست و حتی دستگاه هایی مانند گیم پدها یا نگاه کاربر می شود.

XRInputSource چیست؟

وقتی کاربر وارد یک جلسه WebXR می شود، دستگاه های ورودی موجود آنها از طریق اشیاء XRInputSource در معرض دید قرار می گیرند. هر XRInputSource اطلاعات فراوانی را ارائه می دهد که برای طراحی تعامل موثر بسیار مهم است:

• gripSpace: این XRSpace نشان دهنده حالت دستگاه ورودی است، معمولاً جایی که کاربر به طور فیزیکی کنترلر را در دست دارد. برای رندر کردن مدل کنترلر در صحنه مجازی ایده آل است.
• targetRaySpace: این XRSpace نشان دهنده حالت یک پرتو مجازی است که از کنترلر امتداد می یابد، که اغلب برای اشاره، انتخاب یا تعامل با اشیاء دور استفاده می شود. آن را به عنوان یک اشاره گر لیزری از کنترلر در نظر بگیرید.
• hand: برای دستگاه هایی که از ردیابی دست پشتیبانی می کنند، این ویژگی یک شیء XRHand را ارائه می دهد که داده های مفصلی از اسکلت را برای یک تعامل طبیعی تر و مبتنی بر دست ارائه می دهد.
• gamepad: اگر منبع ورودی یک دستگاه شبیه گیم پد باشد (که بیشتر کنترلرهای حرکتی اینگونه هستند)، این ویژگی یک شیء Gamepad API استاندارد را ارائه می دهد. اینجاست که ما به فشار دادن دکمه ها و مقادیر محور دسترسی پیدا می کنیم.
• profiles: آرایه ای از رشته ها که پروفایل های تعامل عمومی پشتیبانی شده توسط منبع ورودی را شناسایی می کند (به عنوان مثال، "oculus-touch-v2"، "generic-trigger-squeeze"). این پروفایل ها به توسعه دهندگان کمک می کنند تا تعاملات را با انواع مختلف کنترلر تطبیق دهند.
• handedness: نشان می دهد که آیا منبع ورودی با دست چپ یا راست کاربر مرتبط است یا خیر، یا اینکه "none" در نظر گرفته می شود (به عنوان مثال، ورودی نگاه).
• pointerOrigin: مشخص می کند که آیا منبع ورودی از چشمان کاربر ('gaze')، کنترلر ('screen' یا 'pointer') یا منشا دیگری اشاره می کند.

مدیریت وضعیت این ویژگی ها اساسی است. ما باید بدانیم کنترلر کجاست، چگونه جهت گیری شده است، کدام دکمه ها فشار داده شده اند و چه قابلیت هایی در حال حاضر دارد تا تعاملات پاسخگو و شهودی ایجاد کنیم.

هسته اصلی مدیریت وضعیت کنترلر

مدیریت موثر وضعیت کنترلر در WebXR حول محور خواندن مداوم داده های ورودی و واکنش به اقدامات کاربر می چرخد. این شامل ترکیبی از نظرسنجی برای داده های پیوسته (مانند حالت) و گوش دادن به رویدادهای مجزا (مانند فشار دادن دکمه) است.

ردیابی حالت و موقعیت

موقعیت و جهت گیری منابع ورودی به طور مداوم به روز می شوند. در حلقه انیمیشن WebXR خود (که معمولاً از requestAnimationFrame مرتبط با یک تماس برگشتی requestAnimationFrame یک XRSession استفاده می کند)، از طریق تمام اشیاء XRInputSource فعال تکرار می کنید و حالت های آنها را پرس و جو می کنید. این کار با استفاده از روش XRFrame.getPose() انجام می شود.

            
// Inside your XRFrame callback function (e.g., called 'onXRFrame')
function onXRFrame(time, frame) {
    const session = frame.session;
    const referenceSpace = session.referenceSpace; // Your defined XRReferenceSpace

    for (const inputSource of session.inputSources) {
        // Get the pose for the grip space (where the user holds the controller)
        const gripPose = frame.getPose(inputSource.gripSpace, referenceSpace);
        if (gripPose) {
            // Use gripPose.transform.position and gripPose.transform.orientation
            // to position your virtual controller model.
            // Example: controllerMesh.position.copy(gripPose.transform.position);
            // Example: controllerMesh.quaternion.copy(gripPose.transform.orientation);
        }

        // Get the pose for the target ray space (for pointing)
        const targetRayPose = frame.getPose(inputSource.targetRaySpace, referenceSpace);
        if (targetRayPose) {
            // Use targetRayPose.transform to cast rays for interaction.
            // Example: raycaster.ray.origin.copy(targetRayPose.transform.position);
            // Example: raycaster.ray.direction.set(0, 0, -1).applyQuaternion(targetRayPose.transform.orientation);
        }
        // ... (further gamepad/hand tracking checks)
    }
    session.requestAnimationFrame(onXRFrame);
}

            

              
                Copy
              
            
          

این نظرسنجی مداوم تضمین می کند که نمایش های مجازی شما از کنترلرها و پرتوهای تعامل آنها همیشه با دستگاه های فیزیکی هماهنگ هستند و حسی بسیار پاسخگو و فراگیر را ارائه می دهند.

مدیریت وضعیت دکمه و محور با API گیم پد

برای کنترلرهای حرکتی، فشار دادن دکمه ها و حرکات آنالوگ استیک/ماشه از طریق API گیم پد استاندارد در معرض دید قرار می گیرند. ویژگی XRInputSource.gamepad، در صورت وجود، یک شیء Gamepad را با آرایه ای از دکمه ها و محورها ارائه می دهد.

• gamepad.buttons: این آرایه شامل اشیاء GamepadButton است. هر شیء دکمه دارای:
  • pressed (بولی): اگر دکمه در حال حاضر فشرده شده باشد، درست است.
  • touched (بولی): اگر دکمه در حال حاضر لمس می شود (برای دکمه های حساس به لمس)، درست است.
  • value (عدد): یک عدد شناور که نشان دهنده فشار دکمه است، معمولاً از 0.0 (فشرده نشده) تا 1.0 (کاملاً فشرده شده). این به ویژه برای ماشه های آنالوگ مفید است.
• gamepad.axes: این آرایه شامل اعداد شناوری است که نشان دهنده ورودی های آنالوگ است، معمولاً از -1.0 تا 1.0. اینها معمولاً برای استیک های انگشت شست (دو محور در هر استیک: X و Y) یا ماشه های آنالوگ تکی استفاده می شوند.

نظرسنجی از شیء gamepad در حلقه انیمیشن خود به شما امکان می دهد وضعیت فعلی دکمه ها و محورها را در هر فریم بررسی کنید. این برای اقداماتی که به ورودی مداوم بستگی دارند، مانند حرکت با یک استیک انگشت شست یا سرعت متغیر با یک ماشه آنالوگ بسیار مهم است.

            
// Inside your onXRFrame function, after getting poses:
if (inputSource.gamepad) {
    const gamepad = inputSource.gamepad;

    // Check button 0 (often the trigger)
    if (gamepad.buttons[0] && gamepad.buttons[0].pressed) {
        // Trigger is pressed. Perform action.
        console.log('Trigger pressed!');
    }

    // Check analog trigger value (e.g., button 1 for a different trigger)
    if (gamepad.buttons[1]) {
        const triggerValue = gamepad.buttons[1].value;
        if (triggerValue > 0.5) {
            console.log('Analog trigger engaged with value:', triggerValue);
        }
    }

    // Read thumbstick axes (e.g., axes[0] for X, axes[1] for Y)
    const thumbstickX = gamepad.axes[0] || 0;
    const thumbstickY = gamepad.axes[1] || 0;
    if (Math.abs(thumbstickX) > 0.1 || Math.abs(thumbstickY) > 0.1) {
        console.log(`Thumbstick moved: X=${thumbstickX.toFixed(2)}, Y=${thumbstickY.toFixed(2)}`);
        // Move character based on thumbstick input
    }
}

            

              
                Copy
              
            
          

ورودی مبتنی بر رویداد برای اقدامات مجزا

در حالی که نظرسنجی برای داده های پیوسته عالی است، WebXR همچنین رویدادهایی را برای اقدامات مجزای کاربر ارائه می دهد و راهی کارآمدتر برای پاسخگویی به فشار دادن یا رها کردن دکمه های خاص ارائه می دهد. این رویدادها مستقیماً روی شیء XRSession فعال می شوند:

• selectstart: هنگامی که یک عمل اصلی (به عنوان مثال، کشیدن ماشه) شروع می شود، فعال می شود.
• selectend: هنگامی که یک عمل اصلی به پایان می رسد، فعال می شود.
• select: هنگامی که یک عمل اصلی کامل می شود (به عنوان مثال، فشار دادن و رها کردن کامل ماشه)، فعال می شود.
• squeezestart: هنگامی که یک عمل ثانویه (به عنوان مثال، گرفتن) شروع می شود، فعال می شود.
• squeezeend: هنگامی که یک عمل ثانویه به پایان می رسد، فعال می شود.
• squeeze: هنگامی که یک عمل ثانویه کامل می شود، فعال می شود.

این رویدادها یک شیء XRInputSourceEvent را ارائه می دهند که شامل یک مرجع به inputSource است که رویداد را فعال کرده است. این به شما امکان می دهد به طور خاص مشخص کنید که کدام کنترلر عمل را انجام داده است.

            
session.addEventListener('selectstart', (event) => {
    console.log('Primary action started by:', event.inputSource.handedness);
    // E.g., start grabbing an object
});

session.addEventListener('selectend', (event) => {
    console.log('Primary action ended by:', event.inputSource.handedness);
    // E.g., release the grabbed object
});

session.addEventListener('squeeze', (event) => {
    console.log('Squeeze action completed by:', event.inputSource.handedness);
    // E.g., teleport or activate a power-up
});

            

              
                Copy
              
            
          

استفاده از رویدادها برای اقدامات مجزا می تواند کد شما را ساده کرده و عملکرد را با اجرای منطق فقط زمانی که یک عمل مرتبط رخ می دهد، به جای بررسی وضعیت دکمه ها در هر فریم، بهبود بخشد. یک استراتژی رایج این است که هر دو را ترکیب کنید: برای حرکت مداوم و بررسی مقادیر آنالوگ نظرسنجی کنید، در حالی که از رویدادها برای اقدامات یکباره مانند تله پورت یا تأیید یک انتخاب استفاده می کنید.

تکنیک های پیشرفته مدیریت وضعیت

فراتر از اصول اولیه، برنامه های کاربردی WebXR قوی اغلب به رویکردهای پیچیده تری برای مدیریت ورودی نیاز دارند.

مدیریت چندین کنترلر و انواع ورودی

کاربران ممکن است یک یا دو کنترلر حرکتی داشته باشند، یا ممکن است از ردیابی دست یا حتی فقط ورودی نگاه استفاده کنند. برنامه شما باید به خوبی از عهده تمام این احتمالات برآید. خوب است که یک نقشه یا آرایه داخلی از منابع ورودی فعال و وضعیت آنها را حفظ کنید، آن را در رویدادهای inputsourceschange و در هر فریم انیمیشن به روز کنید.

            
let activeInputSources = new Map();

session.addEventListener('inputsourceschange', (event) => {
    for (const inputSource of event.removed) {
        activeInputSources.delete(inputSource);
        console.log('Input source removed:', inputSource.handedness);
    }
    for (const inputSource of event.added) {
        activeInputSources.set(inputSource, { /* custom state for this input */ });
        console.log('Input source added:', inputSource.handedness);
    }
});

// Inside onXRFrame, iterate activeInputSources instead of session.inputSources directly
for (const [inputSource, customState] of activeInputSources) {
    // ... process inputSource as before ...
    // You can also update customState here based on input.
}

            

              
                Copy
              
            
          

این رویکرد به شما امکان می دهد منطق یا وضعیت سفارشی (به عنوان مثال، اینکه آیا یک شیء در حال حاضر توسط آن کنترلر نگه داشته شده است) را مستقیماً به هر منبع ورودی متصل کنید.

پیاده سازی حرکات و تعاملات سفارشی

در حالی که WebXR رویدادهای اساسی را ارائه می دهد، بسیاری از تجربیات فراگیر از حرکات سفارشی بهره مند می شوند. این ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• اقدامات همزمان: فشار دادن چندین دکمه به طور همزمان.
• ورودی های ترتیبی: یک توالی خاص از فشار دادن یا حرکات دکمه.
• حرکات دست: برای سیستم های ردیابی دست، تشخیص حالات یا حرکات خاص دست (به عنوان مثال، نیشگون گرفتن، مشت زدن، تکان دادن). این نیاز به تجزیه و تحلیل داده های مفصل XRHand در طول زمان دارد.

پیاده سازی این موارد نیاز به ترکیب نظرسنجی با ردیابی وضعیت دارد. به عنوان مثال، برای تشخیص "دوبار کلیک" روی ماشه، مهر زمانی آخرین رویداد "انتخاب" را ردیابی می کنید و آن را با رویداد فعلی مقایسه می کنید. برای حرکات دست، شما به طور مداوم زوایا و موقعیت های مفاصل دست را در برابر الگوهای حرکتی از پیش تعریف شده ارزیابی می کنید.

مدیریت قطع ارتباط و اتصال مجدد

دستگاه های ورودی می توانند خاموش شوند، باتری آنها تمام شود یا به طور موقت اتصال خود را از دست بدهند. رویداد inputsourceschange برای تشخیص زمان اضافه یا حذف یک منبع ورودی بسیار مهم است. برنامه شما باید به خوبی از عهده این تغییرات برآید، به طور بالقوه تجربه را متوقف کند، به کاربر اطلاع دهد یا مکانیسم های ورودی جایگزین را ارائه دهد (به عنوان مثال، اجازه دادن به ورودی نگاه برای ادامه در صورت قطع اتصال کنترلرها).

ادغام با چارچوب های رابط کاربری

بسیاری از برنامه های WebXR از چارچوب هایی مانند Three.js، Babylon.js یا A-Frame استفاده می کنند. این چارچوب ها اغلب انتزاع های خود را برای ورودی WebXR ارائه می دهند و مدیریت وضعیت کنترلر را ساده می کنند. به عنوان مثال:

• Three.js: کلاس های WebXRController و WebXRHand را ارائه می دهد که API های بومی WebXR را در بر می گیرند و روش هایی را برای گرفتن حالت های گرفتن و پرتو هدف، دسترسی به داده های گیم پد و گوش دادن به رویدادهای سطح بالا ارائه می دهند.
• A-Frame: اجزایی مانند laser-controls، hand-controls و tracked-controls را ارائه می دهد که به طور خودکار رندر کردن کنترلر، ری کستینگ و اتصال رویداد را مدیریت می کنند و به توسعه دهندگان امکان می دهند روی منطق تعامل تمرکز کنند.
• Babylon.js: کلاس WebXRInputSource را در دوربین WebXR خود دارد که دسترسی به اطلاعات کنترلر، haptics و شنوندگان رویداد را فراهم می کند.

حتی هنگام استفاده از این چارچوب ها، درک عمیق از اصول مدیریت منبع ورودی WebXR به شما این امکان را می دهد که تعاملات را سفارشی کنید، مشکلات را اشکال زدایی کنید و عملکرد را به طور موثر بهینه کنید.

بهترین روش ها برای ورودی WebXR قوی

برای ایجاد تجربیات WebXR واقعاً استثنایی، این بهترین روش ها را برای مدیریت وضعیت ورودی در نظر بگیرید:

ملاحظات عملکرد

• به حداقل رساندن نظرسنجی: در حالی که برای حالت ضروری است، در صورت کافی بودن شنوندگان رویداد برای اقدامات مجزا، از نظرسنجی بیش از حد دکمه های گیم پد خودداری کنید.
• به روز رسانی های دسته ای: اگر اشیاء زیادی دارید که به ورودی واکنش نشان می دهند، به جای اینکه محاسبات فردی را برای هر کدام فعال کنید، به روز رسانی های آنها را به صورت دسته ای در نظر بگیرید.
• بهینه سازی رندر: اطمینان حاصل کنید که مدل های کنترلر مجازی شما برای عملکرد بهینه شده اند، به خصوص اگر تعداد زیادی از آنها را ایجاد می کنید.
• جمع آوری زباله: مراقب ایجاد مکرر اشیاء جدید در حلقه انیمیشن باشید. در صورت امکان، از اشیاء موجود دوباره استفاده کنید (به عنوان مثال، برای محاسبات برداری).

طراحی تجربه کاربری (UX) برای ورودی

• ارائه بازخورد بصری واضح: هنگامی که یک کاربر اشاره می کند، انتخاب می کند یا می گیرد، اطمینان حاصل کنید که تأیید بصری فوری در دنیای مجازی وجود دارد (به عنوان مثال، تغییر رنگ پرتو، برجسته شدن یک شیء، لرزش کنترلر).
• ادغام بازخورد لمسی: از vibrationActuator در شیء Gamepad برای ارائه بازخورد لمسی برای اقداماتی مانند فشار دادن دکمه، گرفتن موفقیت آمیز یا برخورد استفاده کنید. این به طور قابل توجهی غوطه وری را افزایش می دهد. روش vibrationActuator.playPattern(strength, duration) دوست شما در اینجا است.
• طراحی برای راحتی و طبیعی بودن: تعاملات باید طبیعی باشند و باعث ایجاد فشار فیزیکی نشوند. از نیاز به حرکات دقیق و تکراری در طول دوره های طولانی خودداری کنید.
• اولویت دادن به دسترسی: کاربران با تحرک محدود یا توانایی های فیزیکی متفاوت را در نظر بگیرید. در صورت امکان، طرح های ورودی متعددی را ارائه دهید (به عنوان مثال، انتخاب مبتنی بر نگاه به عنوان جایگزینی برای اشاره کردن با کنترلر).
• راهنمایی کاربران: به خصوص برای تعاملات پیچیده، نکات بصری یا آموزش هایی در مورد نحوه استفاده از کنترلرها ارائه دهید.

سازگاری چند پلتفرمی

WebXR هدف سازگاری با دستگاه های مختلف را دارد، اما دستگاه های ورودی تفاوت های قابل توجهی دارند. کنترلرهای مختلف (Oculus Touch، Valve Index، HP Reverb G2، Pico، HTC Vive، گیم پدهای عمومی) طرح بندی دکمه های مختلف و قابلیت های ردیابی دارند. بنابراین:

• از پروفایل های ورودی استفاده کنید: از XRInputSource.profiles برای تطبیق تعاملات خود استفاده کنید. به عنوان مثال، یک پروفایل "valve-index" ممکن است دکمه های بیشتر و ردیابی پیشرفته تر انگشت را نشان دهد.
• لایه های انتزاعی: ایجاد لایه انتزاعی خود را در بالای API خام WebXR در نظر بگیرید تا فشار دادن دکمه های فیزیکی مختلف را به اقدامات منطقی در برنامه خود (به عنوان مثال، "عمل اصلی"، "عمل گرفتن")، صرف نظر از اینکه کدام دکمه فیزیکی مربوط به آن در یک کنترلر خاص است، نگاشت کنید.
• به طور کامل آزمایش کنید: برنامه خود را روی تعداد زیادی از دستگاه های سازگار با WebXR آزمایش کنید تا از مدیریت ورودی سازگار و قابل اعتماد اطمینان حاصل کنید.

آینده ورودی WebXR

WebXR یک استاندارد در حال تکامل است و آینده ورودی نوید تعاملات غوطه ور و طبیعی تری را می دهد.

ردیابی دست و ورودی اسکلتی

با دستگاه هایی مانند Meta Quest و Pico که ردیابی دست بومی را ارائه می دهند، رابط XRHand به طور فزاینده ای حیاتی می شود. این یک اسکلت مفصل از دست کاربر را فراهم می کند و امکان تعاملات مبتنی بر حرکت بصری تر را بدون کنترلر فراهم می کند. توسعه دهندگان باید از منطق فشار دادن دکمه به تفسیر توالی های پیچیده حالات و حرکات دست حرکت کنند.

ورودی صدا و نگاه

ادغام Web Speech API برای دستورات صوتی و استفاده از جهت نگاه به عنوان یک مکانیسم ورودی، گزینه های تعامل بدون دست را ارائه می دهد، دسترسی را افزایش می دهد و دامنه تجربیات ممکن را گسترش می دهد.

ورودی معنایی

چشم انداز بلندمدت ممکن است شامل ورودی معنایی بیشتری باشد، جایی که سیستم قصد کاربر را درک می کند نه فقط فشار دادن دکمه های خام. به عنوان مثال، یک کاربر ممکن است به سادگی "بخواهد آن شیء را بردارد"، و سیستم به طور هوشمندانه بهترین راه را برای تسهیل آن تعامل بر اساس زمینه و روش های ورودی موجود تعیین می کند.

نتیجه گیری

تسلط بر منبع ورودی WebXR و مدیریت وضعیت کنترلر سنگ بنای ساخت تجربیات وب فراگیر موفق و جذاب است. با درک رابط XRInputSource، استفاده از Gamepad API، استفاده موثر از رویدادها و پیاده سازی تکنیک های قوی مدیریت وضعیت، توسعه دهندگان می توانند تعاملاتی ایجاد کنند که حسی شهودی، کارآمد و به طور جهانی در دسترس داشته باشند.

نکات کلیدی:

• XRInputSource دروازه شما به تمام دستگاه های ورودی در WebXR است.
• نظرسنجی برای داده های پیوسته (حالات، مقادیر استیک آنالوگ) را با شنوندگان رویداد برای اقدامات مجزا (فشار دادن/رها کردن دکمه) ترکیب کنید.
• از ویژگی gamepad برای وضعیت دکمه و محور دقیق استفاده کنید.
• از inputsourceschange برای مدیریت دستگاه ورودی پویا استفاده کنید.
• برای بهبود تجربه کاربر، به بازخورد بصری و لمسی اولویت دهید.
• برای سازگاری چند پلتفرمی طراحی کنید و از همان ابتدا دسترسی را در نظر بگیرید.

اکوسیستم WebXR به طور مداوم در حال گسترش است و با خود پارادایم ها و امکانات ورودی جدیدی را به همراه دارد. با مطلع ماندن و به کارگیری این اصول، شما به خوبی مجهز هستید تا به نسل بعدی محتوای وب تعاملی و فراگیر که مخاطبان جهانی را مجذوب می کند، کمک کنید. شروع به آزمایش کنید، بسازید و ساخته های خود را با جهان به اشتراک بگذارید!