יסודות האינטרנט המרחבי: מבט מעמיק על עוגני WebXR מתמידים

תארו לעצמכם שממקמים רהיט וירטואלי בסלון שלכם באמצעות הסמארטפון. אתם מתאימים אותו, מסתובבים סביבו, ובודקים איך הוא משתלב. עכשיו, דמיינו שאתם סוגרים את הדפדפן, וכשאתם חוזרים מחר, הרהיט הווירטואלי נמצא בדיוק במקום שבו השארתם אותו. בן/בת הזוג שלכם יכולים אפילו לפתוח את אותו דף אינטרנט במכשיר שלהם ולראות את אותו רהיט באותו מקום. זהו הקסם של התמדה במציאות רבודה, וזה כבר לא נחלתן הבלעדית של אפליקציות נייטיב. ברוכים הבאים לעולם של עוגני WebXR מתמידים.

במשך שנים, מציאות רבודה מבוססת אינטרנט (WebAR) הייתה חוויה מרתקת אך לעתים קרובות חולפת. אובייקטים דיגיטליים היו מופיעים, אך ברגע שהסתיים הסשן, הם נעלמו אל האתר הדיגיטלי. זה הגביל את WebAR לקמפיינים שיווקיים קצרי מועד או הדגמות פשוטות. עוגנים מתמידים משנים את הפרדיגמה הזו לחלוטין. הם טכנולוגיה בסיסית המאפשרת לשמור תוכן דיגיטלי בעולם האמיתי, ויוצרת חוויות משמעותיות מרובות סשנים הנגישות לכל אחד עם דפדפן אינטרנט.

מדריך מקיף זה מיועד למפתחים, מנהלי מוצר וחובבי טכנולוגיה ברחבי העולם. נחקור מה הם עוגנים מתמידים, איך הם עובדים, איך ליישם אותם באמצעות WebXR Device API, והיישומים המדהימים שהם פותחים עבור אינטרנט גלובלי וסוחף באמת.

מהם בדיוק עוגני WebXR?

לפני שנצלול לעניין ההתמדה, בואו נבהיר מהו עוגן בהקשר של XR (מציאות מורחבת). עוגן הוא נקודה ומיקום ספציפיים וקבועים בעולם האמיתי שמערכת המעקב של המכשיר יכולה לנטר. תחשבו על זה כעל נעץ דיגיטלי שאתם דוחפים למיקום בעולם האמיתי.

המכשיר שלכם התומך ב-AR מנתח ללא הרף את סביבתו באמצעות המצלמות והחיישנים שלו, תהליך שנקרא לעתים קרובות SLAM (לוקליזציה ומיפוי סימולטניים). הוא מזהה נקודות מאפיין ייחודיות - פינות של רהיטים, דוגמאות על קיר, מרקמים על הרצפה - כדי להבין את מיקומו והתמצאותו שלו בתוך חלל. עוגן הוא נקודה הקשורה להבנה זו של העולם. כשאתם זזים, המכשיר מעדכן ללא הרף את מיקומם של האובייקטים הווירטואליים שלכם ביחס לעוגן, ומבטיח שהם ייראו יציבים וקבועים בעולם האמיתי.

עוגנים חולפים לעומת עוגנים מתמידים: ההבדל המרכזי

ההבחנה בין סוגי עוגנים היא קריטית להבנת הכוח שלהם:

• עוגנים חולפים (מבוססי סשן): אלה הם העוגנים הסטנדרטיים שהיו זמינים ב-WebXR במשך זמן מה. הם נוצרים וקיימים רק למשך סשן XR בודד. כאשר המשתמש סוגר את הכרטיסייה או מנווט הלאה, העוגן וההתייחסות שלו לעולם האמיתי אובדים לנצח. הם מושלמים לחוויות מיידיות, כמו לשחק משחק מהיר על שולחן.
• עוגנים מתמידים (חוצי-סשנים): זה מה שמשנה את כללי המשחק. עוגן מתמיד הוא עוגן שניתן לשמור על ידי הדפדפן ולשחזר בסשן עתידי. המכשיר זוכר את מיקום העוגן ביחס לעולם האמיתי. כשאתם מתחילים סשן AR חדש באותו מרחב פיזי, אתם יכולים לבקש מהדפדפן 'לטעון' את העוגן הזה, והתוכן הווירטואלי שלכם יופיע מחדש בדיוק במקום שבו השארתם אותו.

אנלוגיה: עוגן חולף הוא כמו לכתוב על לוח מחיק שנמחק בסוף היום. עוגן מתמיד הוא כמו לחרוט את המידע הזה על לוח קבוע המותקן על הקיר.

'בעיית ההתמדה' ומדוע היא חשובה לאינטרנט גלובלי

היעדר ההתמדה היווה מחסום מהותי ליצירת יישומי AR שימושיים ומרתקים עמוקות. בלעדיו, כל חוויה היא עסקה 'חד-פעמית', המתאפסת לאפס בכל פעם. מגבלה זו מונעת פיתוח יישומים הבונים ערך לאורך זמן.

שימו לב לתרחישים אלה שבעבר היו בלתי אפשריים באינטרנט:

• עיצוב שיתופי: צוות אדריכלים בטוקיו ולקוח בברלין רוצים לסקור מודל תלת מימדי על שולחן ישיבות פיזי. ללא התמדה, הם יצטרכו ליישר ידנית את המודל בכל פעם שהם פותחים את היישום.
• הדרכה תעשייתית: טכנאי צריך להשאיר הוראות וירטואליות על מכונה מורכבת עבור עובד המשמרת הבאה. ללא התמדה, הוראות אלה ייעלמו כאשר הסשן של הטכנאי הראשון יסתיים.
• מרחבים מותאמים אישית: משתמש רוצה לקשט את ביתו באמנות וירטואלית. הם יאבדו את כל יצירות האמנות שהוצבו בקפידה בכל פעם שהם סוגרים את הדפדפן.

עוגנים מתמידים פותרים בעיה זו על ידי יצירת גשר בין סשנים דיגיטליים, המעוגנים בעולם הפיזי. זה מאפשר מחלקה חדשה של יישומים שהם הקשריים, שיתופיים ורציפים, ויוצרים את אבני הבניין של ה'אינטרנט המרחבי' או ה'מטא-יקום' - עולם שבו מידע דיגיטלי משולב בצורה חלקה עם הסביבה הפיזית שלנו.

כיצד עובדים עוגנים מתמידים: מבט מבפנים

הטכנולוגיה שמאחורי עוגנים מתמידים היא פלא של ראייה ממוחשבת ומחשוב מרחבי. בעוד שה-API מופשט במידה רבה מהמורכבות, הבנת מושגי הליבה מועילה למפתחים.

1. מיפוי העולם: כשאתם מתחילים סשן AR, המכשיר שלכם מתחיל לבנות מפה של סביבתו. זו לא מפה צילומית, אלא ענן של נקודות מאפיין ייחודיות. מפה זו היא ייצוג מתמטי של הגיאומטריה של החלל.
2. יצירת עוגן: כשאתם מבקשים ליצור עוגן במיקום מסוים, המערכת קושרת את הקואורדינטות של אותו עוגן למפת נקודות המאפיין הבסיסית.
3. יצירת UUID: עבור עוגן מתמיד, המערכת מייצרת מזהה ייחודי אוניברסלי (UUID) - מחרוזת ארוכה וייחודית - המשמשת כמזהה הקבוע של העוגן. UUID זה ניתן ליישום האינטרנט שלכם.
4. שמירת ה-UUID: באחריות היישום שלכם לשמור את ה-UUID הזה. אתם יכולים לאחסן אותו ב-localStorage של הדפדפן עבור חוויה של משתמש יחיד במכשיר יחיד, או שאתם יכולים לשלוח אותו לשרת כדי לשתף אותו עם משתמשים אחרים או לגשת אליו ממכשירים אחרים.
5. מיקום מחדש: כשאתם מתחילים סשן חדש באותו מיקום פיזי, המכשיר שוב מתחיל למפות את סביבתו. הוא משווה את המפה החדשה למפות שנשמרו בעבר. אם הוא מוצא התאמה, הוא 'ממקם מחדש' את עצמו בהצלחה.
6. שחזור העוגן: היישום שלכם מספק את ה-UUID(s) השמור(ים) ל-WebXR API. אם המכשיר הצליח למקם את עצמו מחדש באזור שבו נוצר אותו עוגן, המערכת יכולה לקבוע את מיקומו הנוכחי של העוגן ולשחזר אותו לשימוש היישום שלכם.

הערה בנושא פרטיות: תהליך זה מתוכנן תוך מחשבה על פרטיות. מפות נקודות המאפיין המאוחסנות על ידי המכשיר הן נתונים מופשטים, לא תמונות או סרטונים קריאים של סביבת המשתמש. מפרט ה-WebXR דורש אישור מפורש של המשתמש לשימוש בתכונות כמו עוגנים, ומבטיח שהמשתמש תמיד בשליטה.

יישום עוגנים מתמידים: מדריך מעשי למפתחים

בואו נהיה מעשיים. יישום עוגנים מתמידים כרוך בכמה שלבי מפתח בתוך מחזור החיים של WebXR Device API. הדוגמאות הבאות משתמשות ב-JavaScript ומניחות היכרות בסיסית עם הגדרת סשן WebXR.

1. זיהוי תכונות ובקשת סשן

ראשית, עליכם לבקש את התכונה `anchors` כשאתם יוצרים את סשן ה-XR שלכם. זוהי תכונה נדרשת, כלומר הסשן לא יתחיל אם הדפדפן אינו תומך בה.

            
async function activateXR() {
  // Check for WebXR support
  if (!navigator.xr) {
    console.error("WebXR is not available.");
    return;
  }

  // Request an immersive-ar session with the 'anchors' feature
  try {
    const session = await navigator.xr.requestSession('immersive-ar', {
      requiredFeatures: ['anchors']
    });
    
    // ... session setup ...
  } catch (error) {
    console.error("Failed to start AR session:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. יצירה ואחסון של עוגן חדש

לאחר שהסשן שלכם פועל, אתם יכולים ליצור עוגן. זה נעשה בדרך כלל בתגובה לפעולת משתמש, כמו הקשה על המסך. אתם תבצעו בדיקת פגיעה כדי למצוא משטח בעולם האמיתי ואז תיצרו עוגן באותו מיקום.

            
// Inside your render loop or event handler
async function onSelect(event) {
  const frame = event.frame;
  const session = frame.session;

  // Create a hit test source
  const hitTestSource = await session.requestHitTestSource({ space: event.inputSource.targetRaySpace });
  const hitTestResults = frame.getHitTestResults(hitTestSource);

  if (hitTestResults.length > 0) {
    const hitPose = hitTestResults[0].getPose(xrReferenceSpace);

    try {
      // Create the anchor at the hit-tested position
      const anchor = await frame.createAnchor(hitPose.transform);
      console.log("Anchor created successfully.");

      // THE CRITICAL STEP: Store the anchor's UUID
      // The anchor object has a UUID if persistence is supported.
      if (anchor.anchorUUID) {
        saveAnchorUUID(anchor.anchorUUID);
      }

    } catch (error) {
      console.error("Could not create anchor:", error);
    }
  }
}

// Example function to save the UUID to localStorage
function saveAnchorUUID(uuid) {
  let savedAnchors = JSON.parse(localStorage.getItem('my-ar-app-anchors') || '[]');
  if (!savedAnchors.includes(uuid)) {
    savedAnchors.push(uuid);
    localStorage.setItem('my-ar-app-anchors', JSON.stringify(savedAnchors));
    console.log(`Saved anchor UUID: ${uuid}`);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. שחזור עוגנים בסשן חדש

כאשר סשן חדש מתחיל, המשימה הראשונה שלכם היא לטעון את ה-UUID(s) השמור(ים) שלכם ולבקש מהמערכת לשחזר אותם. הדפדפן ינסה למצוא אותם בסביבה.

            
// When your session starts
async function onSessionStarted(session) {
  // ... other setup ...

  // Restore previously saved anchors
  await restoreSavedAnchors(session);
}

async function restoreSavedAnchors(session) {
  const savedAnchors = JSON.parse(localStorage.getItem('my-ar-app-anchors') || '[]');

  if (savedAnchors.length === 0) {
    console.log("No anchors to restore.");
    return;
  }

  console.log(`Attempting to restore ${savedAnchors.length} anchors...`);

  try {
    // The restoreAnchor method returns a promise that resolves when the anchor is found
    const restoredAnchors = await Promise.all(
      savedAnchors.map(uuid => session.restoreAnchor(uuid))
    );

    restoredAnchors.forEach(anchor => {
      if (anchor) {
        console.log(`Successfully restored anchor with UUID: ${anchor.anchorUUID}`);
        // Now you can attach your 3D model to this restored anchor
        add3DObjectToAnchor(anchor);
      }
    });

  } catch (error) {
    console.error("An error occurred while restoring anchors:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

4. ניהול ומחיקה של עוגנים

היישום שלכם אמור גם לטפל במחיקת עוגנים, הן מהסצנה שלכם והן מהאחסון המתמיד שלכם. המאפיין `trackedAnchors` של הסשן הוא `Set` המכיל את כל העוגנים (הן שנוצרו לאחרונה והן שוחזרו) הנמצאים כעת במעקב.

            
// To delete an anchor
function deleteAnchor(anchor) {
  // Remove from persistent storage
  const uuid = anchor.anchorUUID;
  let savedAnchors = JSON.parse(localStorage.getItem('my-ar-app-anchors') || '[]');
  const index = savedAnchors.indexOf(uuid);
  if (index > -1) {
    savedAnchors.splice(index, 1);
    localStorage.setItem('my-ar-app-anchors', JSON.stringify(savedAnchors));
  }

  // Tell the system to stop tracking it
  anchor.delete();
  console.log(`Deleted anchor with UUID: ${uuid}`);
}

// You can iterate through all tracked anchors in your render loop
function render(time, frame) {
  for (const anchor of frame.session.trackedAnchors) {
    // Get the anchor's pose and update your 3D object's position
    const anchorPose = frame.getPose(anchor.anchorSpace, xrReferenceSpace);
    if (anchorPose) {
      // Update 3D model matrix
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

מקרי שימוש גלובליים ויישומים שנפתחו על ידי התמדה

עוגנים מתמידים מעלים את WebAR מחידוש לתועלת, ופותחים יישומים רבי עוצמה בתעשיות רבות ברחבי העולם.

מסחר אלקטרוני וקמעונאות

מותגים גלובליים יכולים להציע חוויות 'נסה לפני שאתה קונה' שנמשכות. משתמש בברזיל יכול למקם טלוויזיה וירטואלית ממותג אלקטרוניקה קוריאני על הקיר שלו. הם יכולים לסגור את הדפדפן, לדון על זה עם משפחתם, ולפתוח אותו מחדש מאוחר יותר כדי לראות אותו בדיוק באותו מקום. זה יוצר חווית קנייה משכנעת ושימושית הרבה יותר.

פתרונות תעשייתיים וארגוניים

מהנדס תחזוקה במפעל רכב גרמני יכול להשתמש באפליקציית אינטרנט כדי למקם סמנים דיגיטליים מתמידים על מכונה, המציינים נקודות הדורשות שירות. טכנאי במשמרת הבאה, אולי קבלן ממדינה אחרת הדובר שפה אחרת, יכול לפתוח את אותו קישור אינטרנט בטאבלט שלו ולראות מיד את ביאורי ה-AR מיושרים באופן מושלם עם הציוד בעולם האמיתי, מגשרים על פערי תקשורת ומשפרים את היעילות.

אדריכלות, הנדסה ובנייה (AEC)

חברת אדריכלות בארצות הברית יכולה לשתף קישור עם לקוח בדובאי. הלקוח יכול למקם מודל וירטואלי בקנה מידה של 1:1 של הבניין המוצע באתר הבנייה בפועל. המודל יימשך, ויאפשר להם ללכת דרכו ולספק משוב במשך מספר ימים כשהם סוקרים את התוכניות.

ניווט ומציאת דרך

מקומות גדולים ומורכבים כמו שדות תעופה בינלאומיים, רצפות תערוכות או קמפוסים אוניברסיטאיים יכולים לפרוס מציאת דרך AR מתמידה. מבקרים יכולים לטעון דף אינטרנט ולראות נתיב וירטואלי מתמיד שמנחה אותם לשער, לדוכן או לאולם ההרצאות שלהם. זה הרבה יותר אינטואיטיבי מלנסות לעקוב אחר מפה דו מימדית.

חינוך ותרבות

מוזיאונים יכולים ליצור תערוכות AR מתמידות. מבקר יכול להפנות את הטלפון שלו לשלד דינוזאור ולראות שכבה מתמידה של מידע, אנימציות וביאורים שנשארים במקומם כשהם מסתובבים סביבו. תלמידים בכיתה יכולים לנתח במשותף צפרדע וירטואלית על שולחנותיהם, כאשר המודל נמשך למשך השיעור.

אמנות ובידור

אמנים יכולים ליצור מיצבי אמנות דיגיטליים ציבוריים הקשורים למיקומים ספציפיים בעולם האמיתי. משתמשים יכולים לבקר בפארק או בכיכר עיר, לפתוח כתובת אתר ולראות פסל וירטואלי מתמיד. למשחקים מרובי משתתפים יכולים להיות אלמנטים מתמידים ששחקנים מכל רחבי העולם יכולים ליצור איתם אינטראקציה במרחב פיזי משותף.

אתגרים ושיקולים עבור קהל מפתחים גלובלי

אמנם עוצמתי להפליא, אך פיתוח עם עוגנים מתמידים מגיע עם מערכת אתגרים משלו שמפתחים חייבים לקחת בחשבון, במיוחד כאשר בונים עבור קהל גלובלי.

• תמיכה בדפדפן ובמכשיר: מודול WebXR Anchors הוא תקן חדש יחסית. התמיכה עדיין לא אוניברסלית. נכון לעכשיו, הוא זמין בעיקר בכרום עבור אנדרואיד במכשירים תואמי ARCore. חיוני לבדוק תמיכה בתכונות וליישם השפלה חיננית עבור משתמשים בדפדפנים או מכשירים לא נתמכים (כמו iOS). החוויה שלכם עדיין צריכה להיות פונקציונלית, אולי לחזור למצב מציג תלת מימדי.
• תנאי סביבה: טכנולוגיית ה-SLAM הבסיסית מסתמכת על תכונות חזותיות יציבות. לוקליזציה מחדש עלולה להיכשל אם הסביבה השתנתה באופן משמעותי בין סשנים. שינויים קיצוניים בתאורה (יום לעומת לילה), רהיטים שהוזזו או היעדר תכונות חזותיות ברורות (קיר לבן רגיל) עלולים למנוע שחזור עוגן. יישומים צריכים להיות מתוכננים לטפל בכשלים אלה בשחזור בחן.
• שיתוף בין מכשירים ובין פלטפורמות: תקן WebXR מבטיח שניתן יהיה לשחזר עוגן באותו מכשיר. הוא לא פותר, כשלעצמו, את הבעיה של שיתוף מיקום העוגן בין מכשירים שונים (למשל, טלפון אנדרואיד ואוזניות AR עתידיות) או פלטפורמות (WebXR ואפליקציית ARKit נייטיבית של iOS). פתרון בעיה זו של 'ריבוי משתמשים, ריבוי מכשירים' דורש בדרך כלל שכבה נוספת של טכנולוגיה, הנקראת לעתים קרובות שירות AR Cloud, שיכול למזג וליישר מפות מרחביות ממקורות שונים.
• פרטיות והסכמת משתמש: כמפתחים, יש לנו אחריות להיות שקופים עם משתמשים. מכיוון ש-AR מתמיד כולל שמירת נתונים על הסביבה הפיזית של המשתמש, חיוני להסביר בבירור מדוע אתם זקוקים להרשאה `anchors` וכיצד ישמשו הנתונים. אמון משתמשים הוא בעל חשיבות עליונה לאימוץ טכנולוגיה זו.

העתיד הוא מתמיד: מה צפוי לאינטרנט הסוחף?

עוגני WebXR מתמידים הם צעד ענק קדימה, אבל הם רק ההתחלה. האבולוציה של האינטרנט הסוחף מתקדמת לעבר עתיד מחובר ומודע הקשר יותר.

אנו רואים את הופעתו של WebXR Geospatial API, המאפשר לקשור עוגנים לקואורדינטות גיאוגרפיות בעולם האמיתי (קו רוחב, קו אורך, גובה). זה יאפשר חוויות AR בקנה מידה גדול, ברחבי העיר, כולם בנויים על תקני אינטרנט פתוחים.

יתר על כן, הפיתוח של פלטפורמות AR Cloud יספק את תשתית הקצה האחורי הדרושה עבור חוויות AR משותפות, מתמידות וחוצות פלטפורמות באמת. פלטפורמות אלה יטפלו במשימה הקשה של יישור מפות מרחביות ממיליוני מכשירים שונים, וייצרו תאום דיגיטלי יחיד ומשותף של העולם האמיתי.

השילוב של טכנולוגיות אלה מצביע על עתיד שבו האינטרנט משתחרר ממסך הדו מימד. הוא יהפוך לשכבה מרחבית של מידע, בידור ותועלת שאנו יכולים ליצור איתה אינטראקציה באופן טבעי בתוך סביבתנו הפיזית. עוגנים מתמידים הם האלמנט הקריטי והבסיסי שהופך את החזון הזה לאפשרי.

מסקנה: התחילו לבנות את האינטרנט המתמיד עוד היום

עוגני WebXR מתמידים הם יותר מסתם API חדש; הם מייצגים שינוי מהותי במה שאפשרי באינטרנט. הם מעצימים מפתחים לבנות יישומי AR עם זיכרון, הקשר וערך מתמשך. מהפיכת האופן שבו אנו קונים, עובדים ולומדים ועד ליצירת צורות חדשות של אמנות ובידור, הפוטנציאל עצום.

מחסום הכניסה מעולם לא היה נמוך יותר. עם סמארטפון מודרני ודפדפן אינטרנט, מפתחים בכל מקום בעולם יכולים להתחיל להתנסות ביצירת חוויות מתמידות ומודעות לעולם. המסע לקראת אינטרנט מרחבי וסוחף באמת בעיצומו, והוא נבנה על תקנים פתוחים, הנגישים לכולם. הזמן להתחיל לבנות הוא עכשיו.