Maîtriser les entrées WebXR : Un guide complet sur la gestion de l'état des contrôleurs

Le web immersif, propulsé par WebXR, transforme notre manière d'interagir avec le contenu numérique. Des vitrines de produits virtuelles aux expériences collaboratives en réalité augmentée, WebXR permet aux développeurs du monde entier de construire des environnements riches et captivants directement dans le navigateur. Un composant essentiel de toute expérience immersive convaincante est son système d'entrée – la manière dont les utilisateurs interagissent avec le monde virtuel et le contrôlent. Ce guide complet explore les nuances de la gestion des sources d'entrée WebXR, en se concentrant spécifiquement sur une gestion efficace de l'état des contrôleurs pour un public mondial.

En tant que développeurs, nous faisons face au défi passionnant de concevoir des interactions qui semblent intuitives, réactives et universellement accessibles sur une gamme variée d'appareils et d'attentes des utilisateurs. Comprendre comment gérer l'état des diverses sources d'entrée, des manettes de jeu traditionnelles aux systèmes avancés de suivi des mains, est primordial pour offrir une expérience utilisateur fluide. Embarquons dans ce voyage pour démystifier les entrées WebXR.

Les fondations : Comprendre les sources d'entrée WebXR

Au cœur des entrées WebXR se trouve l'interface XRInputSource. Cet objet représente tout appareil physique pouvant être utilisé pour interagir avec une session WebXR. Cela inclut les contrôleurs de mouvement, les systèmes de suivi des mains, et même des appareils comme les manettes de jeu ou le regard de l'utilisateur.

Qu'est-ce qu'une XRInputSource ?

Lorsqu'un utilisateur entre dans une session WebXR, ses appareils d'entrée disponibles sont exposés via des objets XRInputSource. Chaque XRInputSource fournit une mine d'informations cruciales pour une conception d'interaction efficace :

• gripSpace : Cet XRSpace représente la pose de l'appareil d'entrée lui-même, généralement là où l'utilisateur tient physiquement le contrôleur. Il est idéal pour afficher le modèle du contrôleur dans la scène virtuelle.
• targetRaySpace : Cet XRSpace représente la pose d'un rayon virtuel s'étendant depuis le contrôleur, souvent utilisé pour pointer, sélectionner ou interagir avec des objets distants. Imaginez-le comme un pointeur laser provenant du contrôleur.
• hand : Pour les appareils prenant en charge le suivi des mains, cette propriété fournit un objet XRHand, offrant des données détaillées sur les articulations du squelette pour une interaction plus naturelle, basée sur la main.
• gamepad : Si la source d'entrée est un appareil de type manette de jeu (ce que sont la plupart des contrôleurs de mouvement), cette propriété fournit un objet standard de l'API Gamepad. C'est ici que nous accédons aux pressions des boutons et aux valeurs des axes.
• profiles : Un tableau de chaînes de caractères identifiant les profils d'interaction génériques pris en charge par la source d'entrée (par exemple, "oculus-touch-v2", "generic-trigger-squeeze"). Ces profils aident les développeurs à adapter les interactions à différents types de contrôleurs.
• handedness : Indique si la source d'entrée est associée à la main gauche ou droite de l'utilisateur, ou si elle est considérée comme "none" (aucune) (par exemple, l'entrée par le regard).
• pointerOrigin : Spécifie si la source d'entrée pointe depuis les yeux de l'utilisateur ('gaze'), le contrôleur ('screen' ou 'pointer'), ou une origine différente.

La gestion de l'état de ces propriétés est fondamentale. Nous devons savoir où se trouve le contrôleur, comment il est orienté, quels boutons sont pressés, et quelles sont ses capacités actuelles pour construire des interactions réactives et intuitives.

Le cœur de la gestion de l'état des contrôleurs

Une gestion efficace de l'état des contrôleurs en WebXR consiste à lire continuellement les données d'entrée et à réagir aux actions de l'utilisateur. Cela implique une combinaison de polling pour les données continues (comme la pose) et d'écoute d'événements discrets (comme les pressions de boutons).

Suivi de la pose et de la position

La position et l'orientation des sources d'entrée sont mises à jour en continu. Au sein de votre boucle d'animation WebXR (qui utilise généralement requestAnimationFrame lié à un rappel requestAnimationFrame de la XRSession), vous parcourrez tous les objets XRInputSource actifs et interrogerez leurs poses. Cela se fait à l'aide de la méthode XRFrame.getPose().

            
// À l'intérieur de votre fonction de rappel XRFrame (par exemple, nommée 'onXRFrame')
function onXRFrame(time, frame) {
    const session = frame.session;
    const referenceSpace = session.referenceSpace; // Votre XRReferenceSpace défini

    for (const inputSource of session.inputSources) {
        // Obtenir la pose pour l'espace de préhension (gripSpace) (où l'utilisateur tient le contrôleur)
        const gripPose = frame.getPose(inputSource.gripSpace, referenceSpace);
        if (gripPose) {
            // Utiliser gripPose.transform.position et gripPose.transform.orientation
            // pour positionner votre modèle de contrôleur virtuel.
            // Exemple : controllerMesh.position.copy(gripPose.transform.position);
            // Exemple : controllerMesh.quaternion.copy(gripPose.transform.orientation);
        }

        // Obtenir la pose pour l'espace du rayon cible (targetRaySpace) (pour pointer)
        const targetRayPose = frame.getPose(inputSource.targetRaySpace, referenceSpace);
        if (targetRayPose) {
            // Utiliser targetRayPose.transform pour lancer des rayons pour l'interaction.
            // Exemple : raycaster.ray.origin.copy(targetRayPose.transform.position);
            // Exemple : raycaster.ray.direction.set(0, 0, -1).applyQuaternion(targetRayPose.transform.orientation);
        }
        // ... (autres vérifications pour gamepad/suivi des mains)
    }
    session.requestAnimationFrame(onXRFrame);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ce polling continu garantit que vos représentations virtuelles des contrôleurs et de leurs rayons d'interaction sont toujours synchronisées avec les appareils physiques, offrant une sensation très réactive et immersive.

Gestion des états des boutons et des axes avec l'API Gamepad

Pour les contrôleurs de mouvement, les pressions de boutons et les mouvements des sticks analogiques/gâchettes sont exposés via l'API Gamepad standard. La propriété XRInputSource.gamepad, lorsqu'elle est disponible, fournit un objet Gamepad avec un tableau de boutons et d'axes.

• gamepad.buttons : Ce tableau contient des objets GamepadButton. Chaque objet bouton a :
  • pressed (booléen) : Vrai si le bouton est actuellement enfoncé.
  • touched (booléen) : Vrai si le bouton est actuellement touché (pour les boutons sensibles au toucher).
  • value (nombre) : Un flottant représentant la pression du bouton, généralement de 0.0 (non pressé) à 1.0 (complètement pressé). C'est particulièrement utile pour les gâchettes analogiques.
• gamepad.axes : Ce tableau contient des flottants représentant les entrées analogiques, allant généralement de -1.0 à 1.0. Ils sont couramment utilisés pour les sticks analogiques (deux axes par stick : X et Y) ou les gâchettes analogiques simples.

Le polling de l'objet gamepad au sein de votre boucle d'animation vous permet de vérifier l'état actuel des boutons et des axes à chaque image. C'est crucial pour les actions qui dépendent d'une entrée continue, comme le déplacement avec un stick analogique ou la vitesse variable avec une gâchette analogique.

            
// À l'intérieur de votre fonction onXRFrame, après avoir obtenu les poses :
if (inputSource.gamepad) {
    const gamepad = inputSource.gamepad;

    // Vérifier le bouton 0 (souvent la gâchette)
    if (gamepad.buttons[0] && gamepad.buttons[0].pressed) {
        // La gâchette est pressée. Effectuer l'action.
        console.log('Gâchette pressée !');
    }

    // Vérifier la valeur de la gâchette analogique (par ex., bouton 1 pour une autre gâchette)
    if (gamepad.buttons[1]) {
        const triggerValue = gamepad.buttons[1].value;
        if (triggerValue > 0.5) {
            console.log('Gâchette analogique engagée avec la valeur :', triggerValue);
        }
    }

    // Lire les axes du stick analogique (par ex., axes[0] pour X, axes[1] pour 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(`Stick analogique bougé : X=${thumbstickX.toFixed(2)}, Y=${thumbstickY.toFixed(2)}`);
        // Déplacer le personnage en fonction de l'entrée du stick analogique
    }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Entrées événementielles pour les actions discrètes

Bien que le polling soit excellent pour les données continues, WebXR fournit également des événements pour les actions discrètes de l'utilisateur, offrant un moyen plus efficace de répondre à des pressions ou relâchements de boutons spécifiques. Ces événements sont déclenchés directement sur l'objet XRSession :

• selectstart : Déclenché lorsqu'une action principale (par ex., pression de la gâchette) commence.
• selectend : Déclenché lorsqu'une action principale se termine.
• select : Déclenché lorsqu'une action principale est complétée (par ex., une pression et un relâchement complets de la gâchette).
• squeezestart : Déclenché lorsqu'une action secondaire (par ex., saisir) commence.
• squeezeend : Déclenché lorsqu'une action secondaire se termine.
• squeeze : Déclenché lorsqu'une action secondaire est complétée.

Ces événements fournissent un objet XRInputSourceEvent, qui inclut une référence à l'inputSource qui a déclenché l'événement. Cela vous permet d'identifier spécifiquement quel contrôleur a effectué l'action.

            
session.addEventListener('selectstart', (event) => {
    console.log('Action principale commencée par :', event.inputSource.handedness);
    // Par ex., commencer à saisir un objet
});

session.addEventListener('selectend', (event) => {
    console.log('Action principale terminée par :', event.inputSource.handedness);
    // Par ex., relâcher l'objet saisi
});

session.addEventListener('squeeze', (event) => {
    console.log('Action de saisie complétée par :', event.inputSource.handedness);
    // Par ex., se téléporter ou activer un bonus
});

            

              
                Copy
              
            
          

L'utilisation d'événements pour les actions discrètes peut simplifier votre code et améliorer les performances en n'exécutant la logique que lorsqu'une action pertinente se produit, plutôt que de vérifier l'état des boutons à chaque image. Une stratégie courante consiste à combiner les deux : le polling pour les mouvements continus et la vérification des valeurs analogiques, tout en utilisant des événements pour des actions uniques comme la téléportation ou la confirmation d'un choix.

Techniques avancées de gestion de l'état

Au-delà des bases, les applications WebXR robustes nécessitent souvent des approches plus sophistiquées de la gestion des entrées.

Gestion de plusieurs contrôleurs et types d'entrées

Les utilisateurs peuvent avoir un ou deux contrôleurs de mouvement, ou utiliser le suivi des mains, ou même simplement l'entrée par le regard. Votre application doit gérer avec élégance toutes ces possibilités. Il est de bonne pratique de maintenir une map ou un tableau interne des sources d'entrée actives et de leurs états, en le mettant à jour lors des événements inputsourceschange et à chaque image d'animation.

            
let activeInputSources = new Map();

session.addEventListener('inputsourceschange', (event) => {
    for (const inputSource of event.removed) {
        activeInputSources.delete(inputSource);
        console.log('Source d\'entrée retirée :', inputSource.handedness);
    }
    for (const inputSource of event.added) {
        activeInputSources.set(inputSource, { /* état personnalisé pour cette entrée */ });
        console.log('Source d\'entrée ajoutée :', inputSource.handedness);
    }
});

// Dans onXRFrame, parcourez activeInputSources au lieu de session.inputSources directement
for (const [inputSource, customState] of activeInputSources) {
    // ... traitez inputSource comme avant ...
    // Vous pouvez aussi mettre à jour customState ici en fonction de l'entrée.
}

            

              
                Copy
              
            
          

Cette approche vous permet d'attacher une logique ou un état personnalisé (par exemple, si un objet est actuellement tenu par ce contrôleur) directement à chaque source d'entrée.

Implémentation de gestes et d'interactions personnalisés

Bien que WebXR fournisse des événements de base, de nombreuses expériences immersives bénéficient de gestes personnalisés. Cela peut impliquer :

• Actions combinées : Appuyer sur plusieurs boutons simultanément.
• Entrées séquentielles : Une séquence spécifique de pressions de boutons ou de mouvements.
• Gestes de la main : Pour les systèmes de suivi des mains, détecter des poses ou des mouvements de main spécifiques (par ex., un pincement, un poing, un salut). Cela nécessite d'analyser les données des articulations de la XRHand dans le temps.

L'implémentation de ceux-ci nécessite de combiner le polling avec le suivi d'état. Par exemple, pour détecter un 'double-clic' sur une gâchette, vous suivriez l'horodatage du dernier événement 'select' et le compareriez avec l'actuel. Pour les gestes de la main, vous évalueriez constamment les angles et les positions des articulations de la main par rapport à des modèles de gestes prédéfinis.

Gestion des déconnexions et reconnexions

Les appareils d'entrée peuvent être éteints, tomber en panne de batterie ou perdre momentanément la connexion. L'événement inputsourceschange est crucial pour détecter quand une source d'entrée est ajoutée ou retirée. Votre application doit gérer ces changements avec élégance, en mettant potentiellement l'expérience en pause, en informant l'utilisateur ou en fournissant des mécanismes d'entrée de secours (par ex., permettre à l'entrée par le regard de continuer si les contrôleurs se déconnectent).

Intégration avec les frameworks d'interface utilisateur

De nombreuses applications WebXR s'appuient sur des frameworks comme Three.js, Babylon.js ou A-Frame. Ces frameworks fournissent souvent leurs propres abstractions pour les entrées WebXR, simplifiant la gestion de l'état des contrôleurs. Par exemple :

• Three.js : Fournit les classes WebXRController et WebXRHand qui encapsulent les API WebXR natives, offrant des méthodes pour obtenir les poses du grip et du rayon cible, accéder aux données du gamepad et écouter des événements de haut niveau.
• A-Frame : Offre des composants comme laser-controls, hand-controls, et tracked-controls qui gèrent automatiquement le rendu des contrôleurs, le raycasting et la liaison d'événements, permettant aux développeurs de se concentrer sur la logique d'interaction.
• Babylon.js : Propose la classe WebXRInputSource au sein de sa caméra WebXR, donnant accès aux informations du contrôleur, aux retours haptiques et aux écouteurs d'événements.

Même en utilisant ces frameworks, une compréhension approfondie des principes sous-jacents du gestionnaire de sources d'entrée WebXR vous permet de personnaliser les interactions, de déboguer les problèmes et d'optimiser efficacement les performances.

Meilleures pratiques pour des entrées WebXR robustes

Pour créer des expériences WebXR vraiment exceptionnelles, considérez ces meilleures pratiques pour la gestion de l'état des entrées :

Considérations sur les performances

• Minimiser le polling : Bien qu'essentiel pour la pose, évitez le polling excessif des boutons du gamepad si les écouteurs d'événements suffisent pour les actions discrètes.
• Mises à jour par lots : Si vous avez de nombreux objets réagissant aux entrées, envisagez de regrouper leurs mises à jour plutôt que de déclencher des calculs individuels pour chacun.
• Optimiser le rendu : Assurez-vous que vos modèles de contrôleurs virtuels sont optimisés pour les performances, surtout si vous en instanciez beaucoup.
• Garbage Collection : Faites attention à ne pas créer de nouveaux objets à répétition dans la boucle d'animation. Réutilisez les objets existants lorsque c'est possible (par ex., pour les calculs vectoriels).

Conception de l'expérience utilisateur (UX) pour les entrées

• Fournir un retour visuel clair : Lorsqu'un utilisateur pointe, sélectionne ou saisit, assurez-vous qu'il y a une confirmation visuelle immédiate dans le monde virtuel (par ex., un rayon qui change de couleur, un objet qui se surligne, un contrôleur qui vibre).
• Incorporer le retour haptique : Utilisez le vibrationActuator sur l'objet Gamepad pour fournir un retour tactile pour des actions comme les pressions de boutons, les saisies réussies ou les collisions. Cela améliore considérablement l'immersion. La méthode vibrationActuator.playPattern(strength, duration) est votre amie ici.
• Concevoir pour le confort et le naturel : Les interactions doivent sembler naturelles et ne pas causer de fatigue physique. Évitez d'exiger des mouvements précis et répétitifs sur de longues périodes.
• Prioriser l'accessibilité : Pensez aux utilisateurs à mobilité réduite ou ayant des capacités physiques différentes. Proposez plusieurs schémas d'entrée si possible (par ex., la sélection basée sur le regard comme alternative au pointage avec le contrôleur).
• Guider les utilisateurs : Surtout pour les interactions complexes, fournissez des indices visuels ou des tutoriels sur la façon d'utiliser les contrôleurs.

Compatibilité multiplateforme

WebXR vise la compatibilité entre appareils, mais les dispositifs d'entrée varient considérablement. Différents contrôleurs (Oculus Touch, Valve Index, HP Reverb G2, Pico, HTC Vive, manettes de jeu génériques) ont des dispositions de boutons et des capacités de suivi différentes. Par conséquent :

• Utiliser les profils d'entrée : Utilisez XRInputSource.profiles pour adapter vos interactions. Par exemple, un profil "valve-index" pourrait indiquer plus de boutons et un suivi avancé des doigts.
• Couches d'abstraction : Envisagez de créer votre propre couche d'abstraction au-dessus de l'API WebXR brute pour mapper diverses pressions de boutons physiques à des actions logiques au sein de votre application (par ex., "action-principale", "action-saisir"), quel que soit le bouton physique qui y correspond sur un contrôleur spécifique.
• Tester minutieusement : Testez votre application sur autant d'appareils compatibles WebXR que possible pour garantir une gestion des entrées cohérente et fiable.

Le futur des entrées WebXR

WebXR est une norme en évolution, et l'avenir des entrées promet des interactions encore plus immersives et naturelles.

Suivi des mains et entrée squelettique

Avec des appareils comme le Meta Quest et le Pico offrant un suivi natif des mains, l'interface XRHand devient de plus en plus vitale. Elle fournit un squelette détaillé de la main de l'utilisateur, permettant des interactions gestuelles plus intuitives sans contrôleurs. Les développeurs devront passer d'une logique de pression de bouton à l'interprétation de séquences complexes de poses et de mouvements de la main.

Entrée vocale et par le regard

L'intégration de l'API Web Speech pour les commandes vocales et l'utilisation de la direction du regard comme mécanisme d'entrée offriront des options d'interaction mains libres, améliorant l'accessibilité et élargissant la gamme d'expériences possibles.

Entrée sémantique

La vision à long terme pourrait impliquer une entrée plus sémantique, où le système comprend l'intention de l'utilisateur plutôt que de simples pressions de boutons brutes. Par exemple, un utilisateur pourrait simplement "vouloir ramasser cet objet", et le système déterminerait intelligemment la meilleure façon de faciliter cette interaction en fonction du contexte et des méthodes d'entrée disponibles.

Conclusion

Maîtriser la gestion des sources d'entrée et de l'état des contrôleurs WebXR est une pierre angulaire de la création d'expériences web immersives réussies et captivantes. En comprenant l'interface XRInputSource, en tirant parti de l'API Gamepad, en utilisant efficacement les événements et en implémentant des techniques robustes de gestion d'état, les développeurs peuvent créer des interactions qui semblent intuitives, performantes et universellement accessibles.

Points clés à retenir :

• L'XRInputSource est votre passerelle vers tous les appareils d'entrée en WebXR.
• Combinez le polling pour les données continues (poses, valeurs des sticks analogiques) avec des écouteurs d'événements pour les actions discrètes (pressions/relâchements de boutons).
• Utilisez la propriété gamepad pour des états détaillés des boutons et des axes.
• Tirez parti de inputsourceschange pour une gestion dynamique des appareils d'entrée.
• Donnez la priorité aux retours visuels et haptiques pour améliorer l'expérience utilisateur.
• Concevez pour la compatibilité multiplateforme et tenez compte de l'accessibilité dès le départ.

L'écosystème WebXR est en constante expansion, apportant avec lui de nouveaux paradigmes d'entrée et de nouvelles possibilités. En restant informé et en appliquant ces principes, vous êtes bien équipé pour contribuer à la prochaine génération de contenu web interactif et immersif qui captive un public mondial. Commencez à expérimenter, construisez et partagez vos créations avec le monde !