Sources d'entrée WebXR : Maîtriser les contrôleurs et le suivi des mains pour des expériences immersives

WebXR offre de puissants outils pour créer des expériences immersives de réalité virtuelle et augmentée directement dans le navigateur. Un aspect essentiel de toute application immersive est la manière dont les utilisateurs interagissent avec le monde virtuel. WebXR offre un support robuste pour diverses sources d'entrée, principalement les contrôleurs et le suivi des mains. Comprendre comment exploiter ces méthodes d'entrée est crucial pour concevoir des expériences intuitives et engageantes pour un public mondial.

Comprendre les sources d'entrée WebXR

En WebXR, une source d'entrée représente un appareil physique ou une méthode utilisée pour interagir avec l'environnement virtuel. Ces sources d'entrée peuvent aller de simples contrôleurs de type manette de jeu à des systèmes sophistiqués de suivi des mains. Chaque source d'entrée fournit un flux de données que les développeurs peuvent utiliser pour contrôler des objets, naviguer dans la scène et déclencher des actions au sein de l'expérience XR.

Types de sources d'entrée

• Contrôleurs : Appareils physiques dotés de boutons, de joysticks, de gâchettes et de pavés tactiles que les utilisateurs tiennent et manipulent. Les contrôleurs sont une méthode d'entrée courante et fiable pour les expériences de RV.
• Suivi des mains : Utilise des caméras et des algorithmes de vision par ordinateur pour détecter et suivre les mains de l'utilisateur dans l'espace 3D. Cela permet des interactions naturelles et intuitives avec l'environnement virtuel.
• Autres sources d'entrée : Bien que moins courants, WebXR peut également prendre en charge d'autres sources d'entrée comme le suivi de la tête (utilisant l'interaction basée sur le regard) et la reconnaissance vocale.

Travailler avec les contrôleurs en WebXR

Les contrôleurs sont une source d'entrée largement prise en charge et relativement simple pour le développement WebXR. Ils offrent un équilibre entre précision et facilité d'utilisation, ce qui les rend adaptés à un large éventail d'applications.

Détecter et accéder aux contrôleurs

L'API WebXR fournit des événements pour notifier les développeurs lorsque de nouvelles sources d'entrée sont connectées ou déconnectées. L'événement xr.session.inputsourceschange est le principal moyen de détecter les changements dans les sources d'entrée disponibles.

            xrSession.addEventListener('inputsourceschange', (event) => {
  // Nouvelle source d'entrée connectée
  event.added.forEach(inputSource => {
    console.log('Nouvelle source d'entrée :', inputSource);
    // Gérer la nouvelle source d'entrée
  });

  // Source d'entrée déconnectée
  event.removed.forEach(inputSource => {
    console.log('Source d'entrée supprimée :', inputSource);
    // Gérer la source d'entrée déconnectée
  });
});

            

              
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Une fois qu'une source d'entrée est détectée, vous pouvez accéder à ses propriétés pour déterminer ses capacités et la manière d'interagir avec elle. Le tableau inputSource.profiles contient une liste de profils standardisés qui décrivent la disposition et les fonctionnalités du contrôleur. Les profils courants incluent 'generic-trigger', 'oculus-touch' et 'google-daydream'.

Obtenir les données du contrôleur

Pour obtenir l'état actuel d'un contrôleur (par exemple, les pressions sur les boutons, les positions du joystick, les valeurs des gâchettes), vous devez utiliser la méthode XRFrame.getControllerState(). Cette méthode renvoie un objet XRInputSourceState contenant les valeurs d'entrée actuelles du contrôleur.

            xrSession.requestAnimationFrame(function onAnimationFrame(time, frame) {
  const pose = frame.getViewerPose(xrReferenceSpace);

  if (pose) {
    const inputSources = xrSession.inputSources;

    for (const inputSource of inputSources) {
      if (inputSource.hand) continue; // Ignorer le suivi des mains

      const inputSourceState = frame.getControllerState(inputSource);

      if (inputSourceState) {
        // Accéder à l'état des boutons
        for (const button of inputSourceState.buttons) {
          if (button.pressed) {
            // Gérer l'événement de pression du bouton
            console.log('Bouton pressé :', button);
          }
        }

        // Accéder aux valeurs des axes (ex: positions du joystick)
        for (const axis of inputSourceState.axes) {
          console.log('Valeur de l'axe :', axis);
          // Utiliser la valeur de l'axe pour contrôler le mouvement ou d'autres actions
        }

         //Accéder à l'état de pression (si disponible)
         if (inputSourceState.squeeze != null) {
          if(inputSourceState.squeeze.pressed) {
             console.log("Pression détectée");
          }
         }
      }
    }
  }
});

            

              
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Visualiser la présence du contrôleur

Il est essentiel de fournir un retour visuel à l'utilisateur pour indiquer la présence et la position de ses contrôleurs dans le monde virtuel. Vous pouvez y parvenir en créant des modèles 3D des contrôleurs et en mettant à jour leurs positions et orientations en fonction de la pose du contrôleur.

            const inputSources = xrSession.inputSources;
for (const inputSource of inputSources) {
    if (inputSource.hand) continue; // Ignorer le suivi des mains
    const gripPose = frame.getPose(inputSource.gripSpace, xrReferenceSpace);
    if (gripPose) {
        // Mettre à jour la position et la rotation du modèle du contrôleur
        controllerModel.position.set(gripPose.transform.position.x, gripPose.transform.position.y, gripPose.transform.position.z);
        controllerModel.quaternion.set(gripPose.transform.orientation.x, gripPose.transform.orientation.y, gripPose.transform.orientation.z, gripPose.transform.orientation.w);
    }
}

            

              
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Exemple : Interaction basée sur le contrôleur – Téléportation

Un cas d'utilisation courant pour les contrôleurs est la téléportation, qui permet aux utilisateurs de se déplacer rapidement dans l'environnement virtuel. Voici un exemple simplifié de la manière d'implémenter la téléportation à l'aide d'une gâchette de contrôleur :

            // Vérifier si le bouton de la gâchette est pressé
if (inputSourceState.buttons[0].pressed) {
  // Exécuter la logique de téléportation
  const targetPosition = calculateTeleportLocation();
  xrReferenceSpace = xrSession.requestReferenceSpace('local-floor', { position: targetPosition });
}

            

              
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Exploiter la puissance du suivi des mains en WebXR

Le suivi des mains offre une méthode d'interaction plus naturelle et intuitive que les contrôleurs. Il permet aux utilisateurs de manipuler directement des objets virtuels, de faire des gestes et d'interagir avec l'environnement en utilisant leurs propres mains.

Activer le suivi des mains

Le suivi des mains nécessite de demander la fonctionnalité optionnelle 'hand-tracking' lors de la création de la session WebXR.

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

            

              
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Accéder aux données des mains

Une fois le suivi des mains activé, vous pouvez accéder aux données de la main via la propriété inputSource.hand. Cette propriété renvoie un objet XRHand, qui représente la main de l'utilisateur. L'objet XRHand donne accès aux positions et orientations des articulations de la main, telles que le bout des doigts, les phalanges et la paume.

            xrSession.requestAnimationFrame(function onAnimationFrame(time, frame) {
  const pose = frame.getViewerPose(xrReferenceSpace);

  if (pose) {
    const inputSources = xrSession.inputSources;

    for (const inputSource of inputSources) {
      if (!inputSource.hand) continue; // Ignorer les contrôleurs

      // Obtenir l'objet XRHand
      const hand = inputSource.hand;

      // Itérer à travers les articulations de la main
      for (let i = 0; i < hand.length; i++) {
        const jointSpace = hand[i];

        // Obtenir la pose de l'articulation
        const jointPose = frame.getPose(jointSpace, xrReferenceSpace);

        if (jointPose) {
          // Accéder à la position et à l'orientation de l'articulation
          const jointPosition = jointPose.transform.position;
          const jointOrientation = jointPose.transform.orientation;

          // Mettre à jour la position et la rotation d'un modèle 3D représentant l'articulation
          jointModels[i].position.set(jointPosition.x, jointPosition.y, jointPosition.z);
          jointModels[i].quaternion.set(jointOrientation.x, jointOrientation.y, jointOrientation.z, jointOrientation.w);
        }
      }
    }
  }
});

            

              
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Visualiser la présence des mains

Similaire aux contrôleurs, il est crucial de fournir un retour visuel à l'utilisateur pour représenter ses mains dans le monde virtuel. Vous pouvez y parvenir en créant des modèles 3D de la main et en mettant à jour leurs positions et orientations en fonction des données de suivi des mains. Alternativement, vous pouvez utiliser des visualisations plus simples comme des sphères ou des cubes pour représenter les positions des articulations.

Exemple : Interaction basée sur les mains – Saisir des objets

L'un des cas d'utilisation les plus courants et intuitifs pour le suivi des mains est de saisir et de manipuler des objets virtuels. Voici un exemple simplifié de la manière d'implémenter la saisie d'objets en utilisant le suivi des mains :

            // Vérifier si un doigt est proche d'un objet
if (distanceBetweenFingerAndObject < threshold) {
  // Saisir l'objet
  grabbedObject = object;
  grabbedObject.parent = handJointModel; // Attacher l'objet à la main
}

// Lorsque le doigt s'éloigne de l'objet
if (distanceBetweenFingerAndObject > threshold) {
  // Relâcher l'objet
  grabbedObject.parent = null; // Détacher l'objet de la main
  // Appliquer une vélocité à l'objet en fonction du mouvement de la main
  grabbedObject.velocity.set(handVelocity.x, handVelocity.y, handVelocity.z);
}

            

              
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Meilleures pratiques pour le développement d'entrées WebXR

Pour créer des expériences WebXR captivantes et conviviales, il est important de suivre ces meilleures pratiques :

• Fournir un retour visuel clair : Fournissez toujours un retour visuel à l'utilisateur pour indiquer la présence et l'état de ses dispositifs d'entrée (contrôleurs ou mains).
• Donner la priorité aux interactions intuitives : Concevez des interactions qui semblent naturelles et intuitives pour l'utilisateur. Envisagez d'utiliser le suivi des mains pour les tâches impliquant une manipulation directe et les contrôleurs pour les tâches nécessitant plus de précision ou des commandes complexes.
• Optimiser pour la performance : Le suivi des mains et l'entrée des contrôleurs peuvent être gourmands en performance. Optimisez votre code pour minimiser la latence et garantir une expérience fluide et réactive. Envisagez d'utiliser des techniques comme le pool d'objets (object pooling) et le LOD (Niveau de Détail) pour améliorer la performance.
• Gérer efficacement les événements d'entrée : Évitez d'effectuer des opérations coûteuses directement dans les gestionnaires d'événements d'entrée. Au lieu de cela, mettez les événements d'entrée en file d'attente et traitez-les dans un thread séparé ou en utilisant requestAnimationFrame pour éviter de bloquer le thread de rendu principal.
• Prendre en charge plusieurs sources d'entrée : Fournissez des mécanismes de repli pour les utilisateurs qui n'ont pas accès au suivi des mains ou à des types de contrôleurs spécifiques. Envisagez de permettre aux utilisateurs de basculer entre différentes méthodes d'entrée en fonction de leurs préférences et du matériel disponible.
• Accessibilité : Concevez votre expérience XR en gardant l'accessibilité à l'esprit. Fournissez des méthodes d'entrée alternatives pour les utilisateurs handicapés, comme la commande vocale ou l'interaction basée sur le regard. Assurez-vous que toutes les interactions sont clairement communiquées par des signaux visuels et auditifs.

Considérations mondiales pour la conception des entrées

Lors de la conception d'expériences WebXR pour un public mondial, il est important de tenir compte des différences culturelles et des exigences d'accessibilité. Voici quelques facteurs clés à garder à l'esprit :

• Différences culturelles dans la reconnaissance des gestes : Les gestes peuvent avoir des significations différentes selon les cultures. Évitez d'utiliser des gestes qui pourraient être offensants ou mal interprétés dans certaines régions. Envisagez de fournir des méthodes d'interaction alternatives ou de permettre aux utilisateurs de personnaliser les mappages de gestes. Par exemple, un pouce levé est un geste positif dans de nombreuses cultures occidentales, mais peut être offensant dans certaines parties du Moyen-Orient et de l'Amérique du Sud.
• Variations de la taille et de la forme des mains : Les algorithmes de suivi des mains peuvent devoir être adaptés pour tenir compte des variations de taille et de forme des mains au sein de différentes populations. Fournissez des options de calibration pour permettre aux utilisateurs d'affiner le suivi des mains en fonction des caractéristiques spécifiques de leurs mains.
• Langue et localisation : Assurez-vous que tous les indices textuels et audio sont correctement localisés pour différentes langues. Envisagez d'utiliser des interfaces basées sur des icônes pour minimiser le besoin de localisation de texte.
• Accessibilité pour les utilisateurs handicapés : Concevez votre expérience XR en tenant compte de l'accessibilité dès le départ. Fournissez des méthodes d'entrée alternatives pour les utilisateurs handicapés, telles que la commande vocale, l'interaction basée sur le regard ou l'accès par contacteur. Assurez-vous que toutes les interactions sont clairement communiquées par des signaux visuels et auditifs. Envisagez de fournir des options pour personnaliser la taille et la couleur du texte et des icônes afin d'améliorer la visibilité.
• Disponibilité et coût du matériel : Soyez conscient de la disponibilité et du coût du matériel XR dans différentes régions. Concevez votre expérience pour qu'elle soit compatible avec une gamme d'appareils, y compris les casques de RV mobiles d'entrée de gamme et les smartphones compatibles avec la réalité augmentée.

Conclusion

Maîtriser les sources d'entrée WebXR, y compris les contrôleurs et le suivi des mains, est essentiel pour créer des expériences immersives captivantes et intuitives. En comprenant les capacités de chaque méthode d'entrée et en suivant les meilleures pratiques de conception d'interaction, vous pouvez créer des applications XR qui sont engageantes, accessibles et agréables pour un public mondial. À mesure que la technologie WebXR continue d'évoluer, nous pouvons nous attendre à voir émerger des méthodes d'entrée encore plus sophistiquées, brouillant davantage les frontières entre les mondes physique et virtuel.

En prêtant attention aux détails de l'interaction utilisateur et en intégrant ces meilleures pratiques, les développeurs peuvent créer des expériences WebXR véritablement immersives, intuitives et accessibles aux utilisateurs du monde entier. L'avenir de la XR est prometteur, et en se concentrant sur une conception réfléchie et centrée sur l'utilisateur, nous pouvons libérer tout le potentiel de cette technologie transformatrice.