זיהוי מישורים ב-WebXR: שליטה בזיהוי משטחים ומיקום AR עבור קהלים גלובליים

WebXR מציע שער רב עוצמה ליצירת חוויות מציאות רבודה (AR) מרתקות ישירות בדפדפני אינטרנט. אבן יסוד ביישומי AR רבים היא זיהוי מישורים, המאפשר ליישום שלכם להבין את הסביבה בעולם האמיתי ולשלב בצורה חלקה תוכן וירטואלי. פוסט בלוג זה מספק מדריך מקיף לזיהוי מישורים ב-WebXR, תוך התמקדות בזיהוי משטחים, טכניקות מיקום AR, ושיטות עבודה מומלצות ליצירת חוויות כוללניות ובעלות ביצועים גבוהים המהדהדות בקרב קהל גלובלי.

מהו זיהוי מישורים ב-WebXR?

זיהוי מישורים הוא התהליך של זיהוי והבנה של משטחים שטוחים בסביבה הפיזית של המשתמש באמצעות חיישני המכשיר (בדרך כלל מצלמה וחיישני תנועה). WebXR ממנף את קלט החיישנים הללו, יחד עם אלגוריתמים של ראייה ממוחשבת, כדי לאתר ולעקוב אחר מישורים אופקיים ואנכיים, כגון רצפות, שולחנות, קירות ואפילו תקרות.

לאחר שמישור מזוהה, יישום ה-WebXR יכול להשתמש במידע זה כדי:

• לעגן אובייקטים וירטואליים לעולם האמיתי, כך שייראו כאילו הם באמת נוכחים בסביבה.
• לאפשר חוויות אינטראקטיביות שבהן משתמשים יכולים לתפעל אובייקטים וירטואליים ביחס למשטחים בעולם האמיתי.
• לספק תאורה וצללים מציאותיים המבוססים על הסביבה הנתפסת.
• ליישם זיהוי התנגשויות בין אובייקטים וירטואליים למשטחים בעולם האמיתי.

מדוע זיהוי מישורים חשוב עבור WebXR?

זיהוי מישורים הוא חיוני ליצירת חוויות AR מרתקות ואמינות. בלעדיו, אובייקטים וירטואליים פשוט ירחפו בחלל, מנותקים מסביבת המשתמש, וישברו את אשליית המציאות הרבודה.

על ידי זיהוי והבנה מדויקים של משטחים, זיהוי מישורים מאפשר לכם ליצור יישומי AR שהם:

• סוחפים: אובייקטים וירטואליים מרגישים כאילו הם באמת חלק מהעולם האמיתי.
• אינטראקטיביים: משתמשים יכולים לקיים אינטראקציה עם אובייקטים וירטואליים בצורה טבעית ואינטואיטיבית.
• שימושיים: יישומי AR יכולים לספק פתרונות מעשיים לבעיות בעולם האמיתי, כמו הדמיית רהיטים בחדר או מדידת מרחקים בין אובייקטים.
• נגישים: WebXR וזיהוי מישורים מאפשרים חוויות AR הזמינות במגוון מכשירים מבלי לדרוש מהמשתמשים להוריד אפליקציה ייעודית.

כיצד פועל זיהוי מישורים ב-WebXR

זיהוי מישורים ב-WebXR כולל בדרך כלל את השלבים הבאים:

1. בקשת מעקב מישורים: יישום ה-WebXR מבקש גישה ליכולות ה-AR של המכשיר, כולל מעקב אחר מישורים.
2. קבלת XRFrame: בכל פריים, היישום מקבל אובייקט `XRFrame`, המספק מידע על המצב הנוכחי של סשן ה-AR, כולל תנוחת המצלמה והמישורים שזוהו.
3. שאילתת מישורים במעקב: אובייקט ה-`XRFrame` מכיל רשימה של אובייקטי `XRPlane`, כאשר כל אחד מהם מייצג מישור שזוהה בסצנה.
4. ניתוח נתוני XRPlane: כל אובייקט `XRPlane` מספק מידע על המישור:
• כיוון (Orientation): האם המישור אופקי או אנכי.
• מיקום (Position): מיקום המישור בעולם התלת-ממדי.
• ממדים (Extents): רוחב וגובה המישור.
• פוליגון (Polygon): פוליגון גבול המייצג את צורת המישור שזוהה.
• זמן שינוי אחרון (Last Changed Time): חותמת זמן המציינת מתי עודכנו מאפייני המישור לאחרונה.
5. רינדור ואינטראקציה: היישום משתמש במידע זה כדי לרנדר אובייקטים וירטואליים על המישורים שזוהו ולאפשר אינטראקציה של המשתמש.

ממשקי API ודוגמאות קוד לזיהוי מישורים ב-WebXR

הבה נבחן מספר דוגמאות קוד המשתמשות ב-JavaScript ובספריית WebXR פופולרית כמו Three.js:

אתחול סשן WebXR ובקשת מעקב מישורים

ראשית, עליכם לבקש סשן AR סוחף (immersive) ולציין שברצונכם לעקוב אחר מישורים מזוהים:

            
async function initXR() {
  if (navigator.xr) {
    const supported = await navigator.xr.isSessionSupported('immersive-ar');
    if (supported) {
      try {
        session = await navigator.xr.requestSession('immersive-ar', { 
          requiredFeatures: ['plane-detection'] 
        });
        // Setup WebGL renderer and other scene elements
      } catch (error) {
        console.error("Error initializing XR session:", error);
      }
    } else {
      console.log('immersive-ar not supported');
    }
  } else {
    console.log('WebXR not supported');
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

טיפול ב-XRFrame ובמישורים במעקב (TrackedPlanes)

בתוך לולאת האנימציה שלכם, תצטרכו לגשת ל-`XRFrame` ולעבור על המישורים שזוהו:

            
function animate(time, frame) {
  if (frame) {
    const glLayer = session.renderState.baseLayer;
    renderer.render(scene, camera);

    const xrViewerPose = frame.getViewerPose(xrRefSpace);
    if (xrViewerPose) {
      // Update camera position/rotation based on xrViewerPose

      const planes = session.getWorldInformation().detectedPlanes;
      if (planes) {
        for (const plane of planes) {
          // Access plane data and update the corresponding mesh in your scene
          updatePlaneMesh(plane);
        }
      }
    }
  }
  session.requestAnimationFrame(animate);
}

            

              
                Copy
              
            
          

יצירת Mesh עבור כל מישור שזוהה

כדי להמחיש ויזואלית את המישורים שזוהו, תוכלו ליצור mesh פשוט (למשל, `THREE.Mesh`) ולעדכן את הגיאומטריה שלו בהתבסס על הממדים והפוליגון של ה-`XRPlane`. ייתכן שתצטרכו להשתמש בפונקציית עזר הממירה את קודקודי הפוליגון לפורמט גיאומטריה מתאים עבור מנוע הרינדור שלכם.

            
function updatePlaneMesh(plane) {
  if (!planeMeshes.has(plane.id)) {
    // Create a new mesh if it doesn't exist
    const geometry = new THREE.PlaneGeometry(plane.width, plane.height);
    const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00, wireframe: true });
    const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    mesh.userData.plane = plane;

    scene.add(mesh);
    planeMeshes.set(plane.id, mesh);
  } else {
    // Update the existing mesh's geometry based on plane extents.
    const mesh = planeMeshes.get(plane.id);
    const planeGeometry = mesh.geometry;
    planeGeometry.width = plane.width;
    planeGeometry.height = plane.height;
    planeGeometry.needsUpdate = true;

    //Position and orientation of the plane.
    const pose = frame.getPose(plane.planeSpace, xrRefSpace);
    mesh.position.set(pose.transform.position.x,pose.transform.position.y,pose.transform.position.z);
    mesh.quaternion.set(pose.transform.orientation.x,pose.transform.orientation.y,pose.transform.orientation.z,pose.transform.orientation.w);
  }


}

            

              
                Copy
              
            
          

טכניקות מיקום AR: עיגון אובייקטים וירטואליים

לאחר שזיהיתם מישורים, תוכלו לעגן אליהם אובייקטים וירטואליים. תהליך זה כולל מיקום האובייקטים הוירטואליים במיקום ובכיוון הנכונים ביחס למישור שזוהה. ישנן מספר דרכים להשיג זאת:

הטלת קרן (Raycasting)

הטלת קרן (Raycasting) כוללת שליחת קרן ממכשיר המשתמש (בדרך כלל ממרכז המסך) אל תוך הסצנה. אם הקרן מצטלבת עם מישור שזוהה, תוכלו להשתמש בנקודת ההצטלבות כדי למקם את האובייקט הוירטואלי. זה מאפשר למשתמש להקיש על המסך כדי למקם אובייקט על משטח רצוי.

            
function placeObject(x, y) {
  const raycaster = new THREE.Raycaster();
  const mouse = new THREE.Vector2();

  mouse.x = (x / renderer.domElement.clientWidth) * 2 - 1;
  mouse.y = -(y / renderer.domElement.clientHeight) * 2 + 1;

  raycaster.setFromCamera(mouse, camera);

  const intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children, true); //Recursively search for intersections.

  if (intersects.length > 0) {
    // Place the object at the intersection point
    const intersection = intersects[0];
    const newObject = createVirtualObject();
    newObject.position.copy(intersection.point);

    //Adjust orientation of the object as required
    newObject.quaternion.copy(camera.quaternion);
    scene.add(newObject);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

שימוש ב-Hit-Test API (אם זמין)

ה-Hit-Test API של WebXR מספק דרך ישירה יותר למצוא הצטלבויות בין קרן לעולם האמיתי. הוא מאפשר לכם להטיל קרן מתצוגת המשתמש ולקבל רשימה של אובייקטי `XRHitResult`, שכל אחד מהם מייצג הצטלבות עם משטח בעולם האמיתי. זה יעיל ומדויק יותר מאשר להסתמך רק על מישורים שזוהו.

            
async function createHitTestSource() {
  hitTestSource = await session.requestHitTestSource({
    space: xrRefSpace
  });
}

function placeObjectAtHit() {
  if (hitTestSource) {
    const hitTestResults = frame.getHitTestResults(hitTestSource);
    if (hitTestResults.length > 0) {
      const hit = hitTestResults[0];
      const pose = hit.getPose(xrRefSpace);

      // Create or update the virtual object
      const newObject = createVirtualObject();
      newObject.position.set(pose.transform.position.x,pose.transform.position.y,pose.transform.position.z);
      newObject.quaternion.set(pose.transform.orientation.x,pose.transform.orientation.y,pose.transform.orientation.z,pose.transform.orientation.w);
      scene.add(newObject);
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

עיגון לגבולות המישור

תוכלו גם להשתמש בפוליגון המייצג את גבול המישור כדי למקם אובייקטים לאורך הקצוות או בתוך המישור שזוהה. זה יכול להיות שימושי למיקום אובייקטים וירטואליים בתצורה ספציפית ביחס למישור.

אופטימיזציה של זיהוי מישורים ב-WebXR עבור מכשירים גלובליים

יישומי WebXR צריכים לפעול בצורה חלקה על מגוון רחב של מכשירים, החל מסמארטפונים מתקדמים ועד למכשירים ניידים בעלי עוצמה נמוכה יותר. אופטימיזציה של יישום זיהוי המישורים שלכם היא חיונית להבטחת חווית משתמש טובה על פני תצורות חומרה שונות.

שיקולי ביצועים

• הגבלת מספר המישורים: מעקב אחר יותר מדי מישורים יכול להיות יקר מבחינה חישובית. שקלו להגביל את מספר המישורים שהיישום שלכם עוקב אחריהם באופן פעיל, או תנו עדיפות למישורים הקרובים ביותר למשתמש.
• אופטימיזציה של גיאומטריית ה-Mesh של המישור: השתמשו בייצוגי גיאומטריה יעילים עבור ה-meshes של המישורים. הימנעו מפרטים מוגזמים או מקודקודים מיותרים.
• שימוש ב-WebAssembly: שקלו להשתמש ב-WebAssembly (WASM) כדי ליישם משימות עתירות חישוב, כגון אלגוריתמים לזיהוי מישורים או רוטינות ראייה ממוחשבת מותאמות אישית. WASM יכול לספק שיפורי ביצועים משמעותיים בהשוואה ל-JavaScript.
• הפחתת עומס הרינדור: אופטימיזציה של רינדור הסצנה כולה, כולל אובייקטים וירטואליים ו-meshes של מישורים, היא קריטית. השתמשו בטכניקות כמו רמת פירוט (LOD), culling הסתרה (occlusion culling), ודחיסת טקסטורות כדי להפחית את עומס העבודה של הרינדור.
• ניתוח ואופטימיזציה (Profiling): נתחו באופן קבוע את ביצועי היישום שלכם באמצעות כלי המפתחים של הדפדפן כדי לזהות צווארי בקבוק בביצועים. בצעו אופטימיזציה לקוד שלכם בהתבסס על תוצאות הניתוח.

תאימות חוצת-פלטפורמות

• זיהוי יכולות (Feature Detection): השתמשו בזיהוי יכולות כדי לבדוק אם המכשיר תומך בזיהוי מישורים לפני שתנסו להשתמש בו. ספקו מנגנוני גיבוי או חוויות חלופיות עבור מכשירים שאינם תומכים בזיהוי מישורים.
• ARCore ו-ARKit: יישומי WebXR מסתמכים בדרך כלל על מסגרות AR בסיסיות כמו ARCore (עבור אנדרואיד) ו-ARKit (עבור iOS). היו מודעים להבדלים ביכולות זיהוי המישורים ובביצועים בין מסגרות אלו.
• אופטימיזציות ספציפיות למכשיר: שקלו ליישם אופטימיזציות ספציפיות למכשיר כדי לנצל את היכולות הייחודיות של מכשירים שונים.

שיקולי נגישות

חיוני להנגיש חוויות AR ב-WebXR למשתמשים עם מוגבלויות. עבור זיהוי מישורים, שקלו את הדברים הבאים:

• משוב חזותי: ספקו משוב חזותי ברור כאשר מישור מזוהה, כגון הדגשת המישור בצבע או דפוס ייחודי. זה יכול לעזור למשתמשים עם ראייה ירודה להבין את הסביבה.
• משוב שמיעתי: ספקו משוב שמיעתי כדי לציין מתי מישור מזוהה, כגון אפקט קולי או תיאור מילולי של כיוון וגודל המישור.
• שיטות קלט חלופיות: ספקו שיטות קלט חלופיות למיקום אובייקטים וירטואליים, כגון פקודות קוליות או קלט מקלדת, בנוסף למחוות מגע.
• מיקום מתכוונן: אפשרו למשתמשים להתאים את המיקום והכיוון של אובייקטים וירטואליים כדי להתאים לצרכים ולהעדפות האישיות שלהם.

שיטות עבודה מומלצות לפיתוח זיהוי מישורים ב-WebXR עבור קהל גלובלי

פיתוח יישומי זיהוי מישורים ב-WebXR עבור קהל גלובלי דורש התייחסות מדוקדקת להבדלים תרבותיים, תמיכה בשפות ויכולות מכשירים משתנות. הנה כמה שיטות עבודה מומלצות:

• לוקליזציה: בצעו לוקליזציה לתוכן הטקסט והשמע של היישום שלכם כדי לתמוך בשפות שונות. השתמשו בפורמטים מתאימים של תאריך ומספרים עבור אזורים שונים.
• רגישות תרבותית: היו מודעים להבדלים תרבותיים באופן שבו משתמשים תופסים ומקיימים אינטראקציה עם חוויות AR. הימנעו משימוש בסמלים או בדימויים רגישים מבחינה תרבותית.
• נגישות: עקבו אחר הנחיות הנגישות כדי להבטיח שהיישום שלכם יהיה שמיש עבור אנשים עם מוגבלויות.
• אופטימיזציית ביצועים: בצעו אופטימיזציה לביצועי היישום שלכם כדי להבטיח שהוא יפעל בצורה חלקה על מגוון רחב של מכשירים.
• בדיקות: בדקו את היישום שלכם ביסודיות על מכשירים שונים ובסביבות שונות כדי לזהות ולתקן כל בעיה. שקלו לכלול משתמשים מאזורים ורקעים תרבותיים שונים בתהליך הבדיקה שלכם.
• פרטיות: תקשרו בבירור למשתמשים כיצד נעשה שימוש בנתונים שלהם וודאו שאתם עומדים בתקנות הפרטיות הרלוונטיות.
• ספקו הוראות ברורות: ספקו הוראות ברורות ותמציתיות כיצד להשתמש ביישום, תוך התחשבות ברמות שונות של מיומנות טכנית.

דוגמאות ליישומים של זיהוי מישורים ב-WebXR

ניתן להשתמש בזיהוי מישורים ב-WebXR כדי ליצור מגוון רחב של יישומי AR, כולל:

• הדמיית רהיטים: מאפשרת למשתמשים לדמיין כיצד רהיטים ייראו בבתיהם לפני ביצוע רכישה. IKEA Place היא דוגמה ידועה.
• גיימינג: יוצרת חוויות משחק AR סוחפות שבהן דמויות ואובייקטים וירטואליים מקיימים אינטראקציה עם העולם האמיתי.
• חינוך: מספקת חוויות חינוכיות אינטראקטיביות שבהן תלמידים יכולים לחקור מודלים תלת-ממדיים וסימולציות בסביבה שלהם. לדוגמה, הדמיית מערכת השמש על גבי שולחן.
• יישומים תעשייתיים: מאפשרת לעובדים לדמיין הוראות, שרטוטים ומידע אחר ישירות בשדה הראייה שלהם, ובכך משפרת את היעילות והדיוק.
• קמעונאות: מאפשרת ללקוחות "למדוד" בגדים או אביזרים וירטואליים לפני קנייתם. Sephora Virtual Artist היא דוגמה טובה.
• כלי מדידה: מאפשרת למשתמשים למדוד מרחקים ושטחים בעולם האמיתי באמצעות המכשירים הניידים שלהם.

העתיד של זיהוי מישורים ב-WebXR

זיהוי מישורים ב-WebXR הוא תחום המתפתח במהירות. ככל שהמכשירים הופכים חזקים יותר ואלגוריתמי הראייה הממוחשבת משתפרים, אנו יכולים לצפות לראות יכולות זיהוי מישורים מדויקות וחזקות עוד יותר בעתיד. כמה התפתחויות עתידיות אפשריות כוללות:

• דיוק משופר בזיהוי מישורים: זיהוי מישורים מדויק וחזק יותר, גם בסביבות מאתגרות.
• הבנה סמנטית: היכולת להבין את המשמעות הסמנטית של מישורים שזוהו, כגון הבחנה בין סוגים שונים של משטחים (למשל, עץ, מתכת, זכוכית).
• שחזור סצנה: היכולת ליצור מודל תלת-ממדי של הסביבה כולה, לא רק של משטחים שטוחים.
• זיהוי מישורים מבוסס בינה מלאכותית: מינוף AI ולמידת מכונה לשיפור ביצועי ודיוק זיהוי המישורים.
• אינטגרציה עם שירותי ענן: אינטגרציה עם שירותי ענן כדי לאפשר חוויות AR שיתופיות ומרחבים וירטואליים משותפים.

סיכום

זיהוי מישורים ב-WebXR היא טכנולוגיה רבת עוצמה המאפשרת יצירת חוויות AR סוחפות ואינטראקטיביות ישירות בדפדפני אינטרנט. על ידי שליטה בזיהוי משטחים ובטכניקות מיקום AR, מפתחים יכולים ליצור יישומים מרתקים המהדהדים בקרב קהל גלובלי. על ידי התחשבות באופטימיזציית ביצועים, נגישות ורגישות תרבותית, תוכלו להבטיח שיישומי ה-WebXR שלכם יהיו שמישים ומהנים עבור אנשים מכל רחבי העולם.

ככל שטכנולוגיית WebXR ממשיכה להתפתח, זיהוי המישורים ימלא תפקיד חשוב יותר ויותר בעיצוב עתיד המציאות הרבודה. המשיכו להתנסות, הישארו סקרנים, והמשיכו לפרוץ את גבולות האפשרי עם WebXR!