Suivi des sources d'entrée WebXR : Maîtriser la gestion de l'état des contrôleurs pour des expériences immersives

WebXR fournit une API puissante pour créer des expériences immersives de réalité virtuelle et augmentée dans les navigateurs web. Un aspect crucial de la création d'applications XR captivantes est le suivi et la gestion efficaces de l'état des sources d'entrée de l'utilisateur, principalement les contrôleurs. Ce guide complet plonge dans les subtilités du suivi des sources d'entrée WebXR, en se concentrant sur la gestion de l'état des contrôleurs, et fournit des exemples pratiques pour vous aider à créer des expériences immersives réactives et intuitives.

Comprendre les sources d'entrée WebXR

En WebXR, une source d'entrée représente tout appareil permettant à l'utilisateur d'interagir avec l'environnement virtuel. Cela inclut :

• Contrôleurs : Appareils tenus en main avec des boutons, des joysticks et des gâchettes.
• Mains : Poses de mains suivies pour une interaction directe.
• Casque : La position et l'orientation de la tête de l'utilisateur.
• Autres périphériques : Appareils comme les gilets haptiques, les capteurs de pieds, etc.

L'API WebXR fournit des mécanismes pour détecter, suivre et interroger l'état de ces sources d'entrée, permettant aux développeurs de créer des applications XR engageantes et interactives.

Événements des sources d'entrée

WebXR déclenche plusieurs événements liés aux sources d'entrée :

• `selectstart` et `selectend` : Indiquent le début et la fin d'une action de sélection, généralement déclenchée par l'appui sur un bouton ou une gâchette.
• `squeezestart` et `squeezeend` : Indiquent le début et la fin d'une action de pression, communément associée à la saisie ou à la manipulation d'objets.
• `inputsourceschange` : Déclenché lorsque les sources d'entrée disponibles changent (par exemple, un contrôleur est connecté ou déconnecté).

En écoutant ces événements, vous pouvez répondre aux actions de l'utilisateur et mettre à jour votre application en conséquence. Par exemple :

            xrSession.addEventListener('inputsourceschange', (event) => {
  console.log('Les sources d\'entrée ont changé :', event.added, event.removed);
});

xrSession.addEventListener('selectstart', (event) => {
  const inputSource = event.inputSource;
  console.log('Sélection démarrée par la source d\'entrée :', inputSource);
  // Gérer le début d'une action de sélection
});

xrSession.addEventListener('selectend', (event) => {
  const inputSource = event.inputSource;
  console.log('Sélection terminée par la source d\'entrée :', inputSource);
  // Gérer la fin d'une action de sélection
});

            

              
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Gestion de l'état des contrôleurs : Le cœur de l'interaction

Une gestion efficace de l'état des contrôleurs est cruciale pour créer des expériences XR intuitives et réactives. Elle implique le suivi continu de la position, de l'orientation, des pressions sur les boutons et des valeurs des axes du contrôleur, et l'utilisation de ces informations pour mettre à jour l'environnement virtuel en conséquence.

Interrogation de l'état du contrôleur

Le principal moyen d'accéder à l'état du contrôleur est via l'objet `XRFrame` lors du rappel de la trame d'animation. Au sein de ce rappel, vous pouvez parcourir les sources d'entrée disponibles et interroger leur état actuel.

            function onXRFrame(time, frame) {
  const session = frame.session;
  const pose = frame.getViewerPose(xrReferenceSpace);

  if (pose) {
    for (const inputSource of session.inputSources) {
      if (inputSource && inputSource.gripSpace) {
        const inputPose = frame.getPose(inputSource.gripSpace, xrReferenceSpace);
        if (inputPose) {
          // Mettre à jour la représentation visuelle du contrôleur
          updateController(inputSource, inputPose);

          //Vérifier l'état des boutons
          if (inputSource.gamepad) {
            handleGamepadInput(inputSource.gamepad);
          }
        }
      }
    }
  }
}

            

              
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Accéder à la pose du contrôleur

La méthode `frame.getPose(inputSource.gripSpace, xrReferenceSpace)` renvoie un objet `XRPose` représentant la position et l'orientation du contrôleur dans l'espace de référence spécifié. Le `gripSpace` représente la position idéale pour tenir le contrôleur.

            function updateController(inputSource, pose) {
  const position = pose.transform.position;
  const orientation = pose.transform.orientation;

  // Mettre à jour la représentation visuelle du contrôleur dans votre scène
  controllerMesh.position.set(position.x, position.y, position.z);
  controllerMesh.quaternion.set(orientation.x, orientation.y, orientation.z, orientation.w);
}

            

              
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Cela vous permet de synchroniser la représentation virtuelle du contrôleur avec les mouvements réels de la main de l'utilisateur, créant un sentiment de présence et d'immersion.

Lire les entrées du Gamepad

La plupart des contrôleurs XR exposent leurs boutons, gâchettes et joysticks via l'API Gamepad standard. La propriété `inputSource.gamepad` donne accès à un objet `Gamepad` qui contient des informations sur les entrées du contrôleur.

            function handleGamepadInput(gamepad) {
  for (let i = 0; i < gamepad.buttons.length; i++) {
    const button = gamepad.buttons[i];
    if (button.pressed) {
      // Le bouton est actuellement enfoncé
      console.log(`Bouton ${i} est enfoncé`);
      // Effectuer une action en fonction du bouton enfoncé
      handleButtonPressed(i);
    }
  }

  for (let i = 0; i < gamepad.axes.length; i++) {
    const axisValue = gamepad.axes[i];
    // La valeur de l'axe va de -1 à 1
    console.log(`Valeur de l\'axe ${i} : ${axisValue}`);
    // Utiliser la valeur de l'axe pour contrôler le mouvement ou d'autres actions
    handleAxisMovement(i, axisValue);
  }
}

            

              
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Le tableau `gamepad.buttons` contient des objets `GamepadButton`, chacun représentant un bouton sur le contrôleur. La propriété `pressed` indique si le bouton est actuellement enfoncé. Le tableau `gamepad.axes` contient des valeurs représentant les axes analogiques du contrôleur, tels que les joysticks et les gâchettes. Ces valeurs vont généralement de -1 à 1.

Gérer les événements des boutons et des axes

Au lieu de simplement vérifier l'état actuel des boutons et des axes, il est également important de suivre quand les boutons sont enfoncés et relâchés, et quand les valeurs des axes changent de manière significative. Cela peut être réalisé en comparant l'état actuel avec l'état précédent à chaque trame.

            let previousButtonStates = [];
let previousAxisValues = [];

function handleGamepadInput(gamepad) {
  for (let i = 0; i < gamepad.buttons.length; i++) {
    const button = gamepad.buttons[i];
    const previousState = previousButtonStates[i] || { pressed: false };

    if (button.pressed && !previousState.pressed) {
      // Le bouton vient d'être enfoncé
      console.log(`Le bouton ${i} vient d\'être enfoncé`);
      handleButtonPress(i);
    } else if (!button.pressed && previousState.pressed) {
      // Le bouton vient d'être relâché
      console.log(`Le bouton ${i} vient d\'être relâché`);
      handleButtonRelease(i);
    }

    previousButtonStates[i] = { pressed: button.pressed };
  }

  for (let i = 0; i < gamepad.axes.length; i++) {
    const axisValue = gamepad.axes[i];
    const previousValue = previousAxisValues[i] || 0;

    if (Math.abs(axisValue - previousValue) > 0.1) { // Seuil pour un changement significatif
      // La valeur de l'axe a changé de manière significative
      console.log(`La valeur de l\'axe ${i} a changé pour : ${axisValue}`);
      handleAxisChange(i, axisValue);
    }

    previousAxisValues[i] = axisValue;
  }
}

            

              
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Cette approche vous permet de déclencher des actions uniquement lorsque les boutons sont initialement enfoncés ou relâchés, plutôt qu'en continu pendant qu'ils sont maintenus. Elle évite également le traitement inutile des valeurs d'axe lorsqu'elles n'ont pas changé de manière significative.

Meilleures pratiques pour la gestion de l'état des contrôleurs

Voici quelques meilleures pratiques à garder à l'esprit lors de la gestion de l'état des contrôleurs en WebXR :

• Optimiser les performances : Minimisez la quantité de traitement effectué dans le rappel de la trame d'animation pour maintenir une fréquence d'images fluide. Évitez les calculs complexes ou la création excessive d'objets.
• Utiliser des seuils appropriés : Lors de la détection des changements dans les valeurs d'axe, utilisez des seuils appropriés pour éviter de déclencher des actions basées sur des fluctuations mineures.
• Prendre en compte la latence d'entrée : Les applications XR sont sensibles à la latence d'entrée. Minimisez le délai entre l'entrée de l'utilisateur et l'action correspondante dans l'environnement virtuel.
• Fournir un retour visuel : Indiquez clairement à l'utilisateur quand ses actions sont reconnues. Cela peut impliquer de mettre en surbrillance des objets, de jouer des sons ou d'afficher des animations.
• Gérer différents types de contrôleurs : Les applications WebXR doivent être conçues pour fonctionner avec une variété de types de contrôleurs. Utilisez la détection de fonctionnalités pour identifier les capacités de chaque contrôleur et adapter l'interaction en conséquence.
• Accessibilité : Concevez vos expériences XR pour qu'elles soient accessibles aux utilisateurs en situation de handicap. Envisagez des méthodes d'entrée alternatives et proposez des options de personnalisation.

Techniques avancées

Retour haptique

Le retour haptique peut grandement améliorer l'immersion des expériences XR. L'API Gamepad donne accès à la propriété `vibrationActuator`, qui vous permet de déclencher des vibrations sur le contrôleur.

            if (gamepad.vibrationActuator) {
  gamepad.vibrationActuator.playEffect('dual-rumble', {
    startDelay: 0,
    duration: 100,
    weakMagnitude: 0.5,
    strongMagnitude: 0.5
  });
}

            

              
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Cela vous permet de fournir un retour tactile à l'utilisateur en réponse à ses actions, comme toucher un objet virtuel ou tirer avec une arme.

Lancer de rayons (Raycasting)

Le lancer de rayons (raycasting) est une technique courante pour déterminer quel objet l'utilisateur pointe avec son contrôleur. Vous pouvez créer un rayon à partir de la position et de l'orientation du contrôleur, puis l'intersecter avec les objets de votre scène.

            // Exemple avec three.js
const raycaster = new THREE.Raycaster();
const tempMatrix = new THREE.Matrix4();

tempMatrix.identity().extractRotation( controllerMesh.matrixWorld );
raycaster.ray.origin.setFromMatrixPosition( controllerMesh.matrixWorld );
raycaster.ray.direction.set( 0, 0, - 1 ).applyMatrix4( tempMatrix );

const intersects = raycaster.intersectObjects( scene.children );

if ( intersects.length > 0 ) {

  // L'utilisateur pointe un objet
  const intersectedObject = intersects[ 0 ].object;
  // Faire quelque chose avec l'objet intersecté

}

            

              
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Cela vous permet d'implémenter des interactions telles que la sélection d'objets, le déclenchement d'actions ou l'affichage d'informations sur l'objet que l'utilisateur pointe.

Suivi des mains

WebXR prend également en charge le suivi des mains, ce qui vous permet de suivre les poses des mains de l'utilisateur sans avoir besoin de contrôleurs. Cela offre un moyen plus naturel et intuitif d'interagir avec l'environnement virtuel.

Pour accéder aux données de suivi des mains, vous devez demander la fonctionnalité `hand-tracking` lors de la création de la session XR.

            navigator.xr.requestSession('immersive-vr', {
  requiredFeatures: ['hand-tracking']
}).then((session) => {
  // ...
});

            

              
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Ensuite, vous pouvez accéder aux articulations de la main via l'interface `XRHand`.

            function onXRFrame(time, frame) {
  const session = frame.session;

  for (const inputSource of session.inputSources) {
    if (inputSource.hand) {
      for (let i = 0; i < inputSource.hand.length; i++) {
        const joint = inputSource.hand[i];
        const jointPose = frame.getPose(joint, xrReferenceSpace);

        if (jointPose) {
          // Mettre à jour la représentation visuelle de l'articulation
          updateJoint(i, jointPose);
        }
      }
    }
  }
}

            

              
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Le suivi des mains ouvre un large éventail de possibilités pour créer des interactions XR plus naturelles et intuitives, telles que la saisie d'objets, la manipulation de commandes et la gestuelle.

Considérations sur l'internationalisation et l'accessibilité

Lors du développement d'applications WebXR pour un public mondial, il est essentiel de prendre en compte l'internationalisation (i18n) et l'accessibilité (a11y).

Internationalisation

• Direction du texte : Prendre en charge les directions de texte de gauche à droite (LTR) et de droite à gauche (RTL).
• Formats de nombre et de date : Utiliser les formats de nombre et de date appropriés pour les différentes langues et régions.
• Symboles monétaires : Afficher correctement les symboles monétaires pour les différentes devises.
• Localisation : Traduire le texte et les ressources de votre application en plusieurs langues.

Par exemple, considérez comment un bouton étiqueté "Select" pourrait devoir être traduit en espagnol (Seleccionar), en français (Sélectionner) ou en japonais (選択).

Accessibilité

• Méthodes d'entrée alternatives : Fournir des méthodes d'entrée alternatives pour les utilisateurs qui ne peuvent pas utiliser les contrôleurs ou le suivi des mains.
• Commandes personnalisables : Permettre aux utilisateurs de personnaliser les commandes selon leurs préférences.
• Aides visuelles : Fournir des aides visuelles pour les utilisateurs malvoyants, comme des thèmes à contraste élevé et des tailles de texte réglables.
• Indices sonores : Utiliser des indices sonores pour fournir un retour aux utilisateurs ayant une déficience visuelle.
• Sous-titres et légendes : Fournir des sous-titres et des légendes pour le contenu audio.

Pensez à un utilisateur qui pourrait avoir une mobilité réduite. Il pourrait bénéficier de la possibilité d'utiliser des commandes vocales ou le suivi oculaire comme alternative aux contrôleurs physiques.

Exemples de gestion de l'état des contrôleurs dans différentes industries

La gestion de l'état des contrôleurs est vitale dans diverses industries qui exploitent WebXR :

• Jeux vidéo : L'entrée précise du contrôleur est essentielle pour le mouvement, la visée et l'interaction dans les jeux en RV. Le retour haptique améliore l'expérience de jeu, en fournissant des sensations pour des actions comme tirer ou saisir.
• Éducation et formation : Dans les simulations de formation médicale, un suivi précis des mains permet aux chirurgiens de pratiquer des procédures complexes dans un environnement virtuel réaliste. Les contrôleurs peuvent simuler des instruments chirurgicaux, fournissant un retour haptique pour imiter la résistance et la texture.
• Vente au détail : Les salles d'exposition virtuelles permettent aux clients d'interagir avec les produits dans un espace 3D. Les contrôleurs permettent aux utilisateurs de faire pivoter et de zoomer sur les articles, simulant l'expérience de les examiner en personne. Par exemple, un magasin de meubles pourrait vous permettre de placer des meubles virtuels dans votre propre maison en utilisant la RA.
• Industrie manufacturière : Les ingénieurs peuvent utiliser la XR pour concevoir et inspecter des prototypes virtuels. L'entrée du contrôleur leur permet de manipuler des pièces, de tester des assemblages et d'identifier les problèmes potentiels avant le début de la production physique.
• Immobilier : Les visites virtuelles de propriétés permettent aux acheteurs potentiels d'explorer des maisons à distance. Les contrôleurs leur permettent de naviguer dans les pièces, d'ouvrir des portes et d'examiner les détails comme s'ils étaient physiquement présents. Les acheteurs internationaux peuvent explorer des propriétés sans avoir besoin de voyager.

Conclusion

Maîtriser la gestion de l'état des contrôleurs est essentiel pour créer des expériences WebXR captivantes et engageantes. En comprenant l'API WebXR, en suivant les meilleures pratiques et en explorant des techniques avancées, vous pouvez créer des applications immersives qui offrent aux utilisateurs des interactions intuitives et réactives. N'oubliez pas de prendre en compte l'internationalisation et l'accessibilité pour atteindre un public mondial et vous assurer que vos expériences sont utilisables par tous. À mesure que la technologie WebXR continue d'évoluer, se tenir au courant des dernières avancées et des meilleures pratiques sera essentiel pour créer des expériences XR véritablement révolutionnaires.