WebXR Találat Teszt Kezelő: Sugárvetítési Rendszer Implementálása Lebilincselő Élményekhez

A Kiterjesztett Valóság (AR) és a Virtuális Valóság (VR) technológiák térnyerése izgalmas új lehetőségeket nyitott meg a lebilincselő és interaktív digitális élmények létrehozására. A WebXR, egy JavaScript API a VR és AR képességek webböngészőkben való eléréséhez, lehetővé teszi a fejlesztők számára világszerte, hogy ilyen élményeket építsenek számos eszközön. A meggyőző WebXR élmények létrehozásának kulcsfontosságú eleme a virtuális környezettel való interakció képessége. Itt jön képbe a WebXR Találat Teszt Kezelő és a sugárvetítés.

Mi az a Sugárvetítés és Miért Fontos?

A sugárvetítés a WebXR kontextusában egy olyan technika, amelyet arra használnak, hogy meghatározzák, egy virtuális sugár (egy egyenes vonal) metszi-e a valós világ egy AR rendszer által érzékelt felületét vagy egy VR környezetben lévő virtuális objektumot. Gondolj rá úgy, mint egy lézerpointerrel való világításra a környezetedben, és nézd meg, hol talál el. A WebXR Találat Teszt Kezelő eszközöket biztosít ezen sugárvetítések végrehajtásához és az eredmények lekéréséhez. Ez az információ kulcsfontosságú számos interakcióhoz, beleértve:

• Objektum Elhelyezés: Lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy virtuális objektumokat helyezzenek el valós felületekre, például egy virtuális széket a nappalijukba (AR). Képzelj el egy Tokióban élő felhasználót, aki virtuálisan rendezi be a lakását, mielőtt bútorokat vásárolna.
• Célzás és Kiválasztás: Lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy virtuális objektumokat válasszanak ki vagy interakcióba lépjenek a felhasználói felület elemeivel egy virtuális mutató vagy kéz segítségével (AR/VR). Képzelj el egy Londonban dolgozó sebészt, aki AR-t használ anatómiai információk megjelenítésére egy páciensen, kiválasztva a felülvizsgálandó területeket.
• Navigáció: A felhasználó avatarjának mozgatása a virtuális világban azáltal, hogy rámutat egy helyre, és utasítja őket, hogy menjenek oda (VR). Egy párizsi múzeum VR-t használhat, hogy a látogatók történelmi kiállításokon navigálhassanak.
• Gesztusfelismerés: A találat tesztelés kombinálása a kézkövetéssel a felhasználói gesztusok értelmezéséhez, például a csípéssel való nagyításhoz vagy a húzással való görgetéshez (AR/VR). Ez felhasználható egy sydney-i közös tervezési megbeszélésen, ahol a résztvevők együtt manipulálnak virtuális modelleket.

A WebXR Találat Teszt Kezelő Megértése

A WebXR Találat Teszt Kezelő a WebXR API lényeges része, amely megkönnyíti a sugárvetítést. Módszereket biztosít a találat teszt források létrehozásához és kezeléséhez, amelyek meghatározzák a sugár eredetét és irányát. A kezelő ezután ezeket a forrásokat használja találati tesztek végrehajtására a valós világgal (AR-ben) vagy a virtuális világgal (VR-ben) szemben, és információkat ad vissza a metszéspontokról. A legfontosabb fogalmak a következők:

• XRFrame: Az XRFrame az XR jelenet egy pillanatfelvételét képviseli, beleértve a néző pózát és az észlelt síkokat vagy jellemzőket. A találati teszteket az XRFrame-en hajtják végre.
• XRHitTestSource: A kivetítendő sugár forrását képviseli. Meghatározza az eredetet (ahol a sugár kezdődik) és az irányt (ahová a sugár mutat). Általában egy XRHitTestSource-t hozol létre bemeneti módszerenként (pl. vezérlő, kéz).
• XRHitTestResult: Információt tartalmaz egy sikeres találatról, beleértve a metszéspont pózát (pozícióját és orientációját) és a sugár eredetétől való távolságot.
• XRHitTestTrackable: Egy követett funkciót (például egy síkot) képvisel a valós világban.

Egy Alapvető Találat Teszt Rendszer Implementálása

Nézzük át az alapvető WebXR találat teszt rendszer JavaScript használatával történő implementálásának lépéseit. Ez a példa az AR objektum elhelyezésére összpontosít, de az elvek más interakciós forgatókönyvekhez is adaptálhatók.

1. lépés: WebXR Sitzés és Találat Teszt Támogatás Kérése

Először is, kérned kell egy WebXR szesziót, és biztosítanod kell, hogy a 'hit-test' funkció engedélyezve legyen. Ez a funkció szükséges a Találat Teszt Kezelő használatához.

            
async function initXR() {
  try {
    xrSession = await navigator.xr.requestSession('immersive-ar', {
      requiredFeatures: ['hit-test'],
    });

    xrSession.addEventListener('end', () => {
      console.log('XR session ended');
    });

    // Initialize your WebGL renderer and scene here
    initRenderer();

    xrSession.updateRenderState({
      baseLayer: new XRWebGLLayer(xrSession, renderer.getContext())
    });

    xrReferenceSpace = await xrSession.requestReferenceSpace('local');
    xrHitTestSource = await xrSession.requestHitTestSource({
      space: xrReferenceSpace
    });

    xrSession.requestAnimationFrame(renderLoop);

  } catch (e) {
    console.error('WebXR failed to initialize', e);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Magyarázat:

• `navigator.xr.requestSession('immersive-ar', ...)`: Lebilincselő AR szesziót kér. Az első argumentum meghatározza a szeszió típusát ('immersive-ar' AR-hez, 'immersive-vr' VR-hez).
• `requiredFeatures: ['hit-test']`: Döntő fontosságú, hogy a 'hit-test' funkciót kéri, engedélyezve a Találat Teszt Kezelőt.
• `xrSession.requestHitTestSource(...)`: Létrehoz egy XRHitTestSource-t, meghatározva a sugár eredetét és irányát. Ebben az alapvető példában a 'viewer' referenciatere használjuk, amely a felhasználó nézőpontjának felel meg.

2. lépés: A Render Loop Létrehozása

A render loop a WebXR alkalmazásod szíve. Itt frissíted a jelenetet, és renderelheted az egyes képkockákat. A render loop-on belül elvégzed a találat tesztet, és frissíted a virtuális objektum pozícióját.

            
function renderLoop(time, frame) {
  xrSession.requestAnimationFrame(renderLoop);

  const xrFrame = frame;
  const xrPose = xrFrame.getViewerPose(xrReferenceSpace);

  if (xrPose) {
    const hitTestResults = xrFrame.getHitTestResults(xrHitTestSource);

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

      // Update the position and orientation of your virtual object
      object3D.position.set(hitPose.transform.position.x, hitPose.transform.position.y, hitPose.transform.position.z);
      object3D.quaternion.set(hitPose.transform.orientation.x, hitPose.transform.orientation.y, hitPose.transform.orientation.z, hitPose.transform.orientation.w);
      object3D.visible = true; // Make the object visible when a hit is found
    } else {
      object3D.visible = false; // Hide the object if no hit is found
    }
  }

  renderer.render(scene, camera);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Magyarázat:

• `xrFrame.getHitTestResults(xrHitTestSource)`: Végrehajtja a találati tesztet a korábban létrehozott XRHitTestSource használatával. Visszaadja az XRHitTestResult objektumok tömbjét, amelyek az összes talált metszéspontot képviselik.
• `hitTestResults[0]`: Vesszük az első találati eredményt. Összetettebb forgatókönyvekben érdemes lehet az összes eredményen végigmenni, és kiválasztani a legmegfelelőbbet.
• `hit.getPose(xrReferenceSpace)`: Lekéri a találat pózát (pozícióját és orientációját) a megadott referenciatérben.
• `object3D.position.set(...)` és `object3D.quaternion.set(...)`: Frissíti a virtuális objektum (object3D) pozícióját és orientációját, hogy megfeleljen a találati póznak. Ez az objektumot a metszéspontra helyezi.
• `object3D.visible = true/false`: Szabályozza a virtuális objektum láthatóságát, csak akkor jelenítve meg, ha találatot talál.

3. lépés: A 3D Jeleneted Beállítása (Példa Three.js-el)

Ez a példa a Three.js-t, egy népszerű JavaScript 3D könyvtárat használ egy egyszerű jelenet létrehozásához egy kockával. Ezt adaptálhatod más könyvtárakkal is, mint például a Babylon.js vagy az A-Frame.

            
let scene, camera, renderer, object3D;
let xrSession, xrReferenceSpace, xrHitTestSource;

function initRenderer() {
  scene = new THREE.Scene();
  camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
  renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true, alpha: true });
  renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
  renderer.xr.enabled = true; // Enable WebXR
  document.body.appendChild(renderer.domElement);

  const geometry = new THREE.BoxGeometry(0.1, 0.1, 0.1); // 10cm cube
  const material = new THREE.MeshNormalMaterial();
  object3D = new THREE.Mesh(geometry, material);
  object3D.visible = false; // Initially hide the object
  scene.add(object3D);

  renderer.setAnimationLoop(() => { /* No animation loop here. WebXR controls it.*/ });
  renderer.xr.setSession(xrSession);

  camera.position.z = 2; // Move the camera back
}

// Call initXR() to start the WebXR experience
initXR();

            

              
                Copy
              
            
          

Fontos: Győződj meg róla, hogy a Three.js könyvtárat is belefoglalod a HTML fájlba:

            


            

              
                Copy
              
            
          

Fejlett Technikák és Optimalizálások

1. A Találat Teszt Eredmények Szűrése

Bizonyos esetekben érdemes lehet szűrni a találat teszt eredményeket, hogy csak bizonyos típusú felületeket vegyél figyelembe. Például csak vízszintes felületekre (padló vagy asztalok) szeretnéd engedélyezni az objektum elhelyezést. Ezt úgy érheted el, hogy megvizsgálod a találati póz normál vektorát, és összehasonlítod a felfelé mutató vektorral.

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

  // Check if the surface is approximately horizontal
  const upVector = new THREE.Vector3(0, 1, 0); // World up vector
  const hitNormal = new THREE.Vector3();
  hitNormal.set(hitPose.transform.orientation.x, hitPose.transform.orientation.y, hitPose.transform.orientation.z);
  hitNormal.applyQuaternion(camera.quaternion); // Rotate the normal to world space

  const dotProduct = upVector.dot(hitNormal);

  if (dotProduct > 0.9) { // Adjust the threshold (0.9) as needed
    // Surface is approximately horizontal
    object3D.position.set(hitPose.transform.position.x, hitPose.transform.position.y, hitPose.transform.position.z);
    object3D.quaternion.set(hitPose.transform.orientation.x, hitPose.transform.orientation.y, hitPose.transform.orientation.z, hitPose.transform.orientation.w);
    object3D.visible = true;
  } else {
    object3D.visible = false;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. Átmeneti Bemeneti Források Használata

Fejlettebb bemeneti módszerekhez, mint például a kézkövetés, általában átmeneti bemeneti forrásokat használsz. Az átmeneti bemeneti források ideiglenes bemeneti eseményeket képviselnek, például egy ujj koppintását vagy egy kéz gesztusát. A WebXR Bemeneti API lehetővé teszi, hogy hozzáférj ezekhez az eseményekhez, és találat teszt forrásokat hozz létre a felhasználó kézpozíciója alapján.

            
xrSession.addEventListener('selectstart', (event) => {
  const inputSource = event.inputSource;
  const targetRayPose = event.frame.getPose(inputSource.targetRaySpace, xrReferenceSpace);

  if (targetRayPose) {
    // Create a hit test source from the target ray pose
    xrSession.requestHitTestSourceForTransientInput({ targetRaySpace: inputSource.targetRaySpace, profile: inputSource.profiles }).then((hitTestSource) => {
       const hitTestResults = event.frame.getHitTestResults(hitTestSource);
       if (hitTestResults.length > 0) {
         const hit = hitTestResults[0];
         const hitPose = hit.getPose(xrReferenceSpace);

         // Place an object at the hit location
         const newObject = new THREE.Mesh(new THREE.SphereGeometry(0.05, 32, 32), new THREE.MeshNormalMaterial());
         newObject.position.set(hitPose.transform.position.x, hitPose.transform.position.y, hitPose.transform.position.z);
         scene.add(newObject);
       }
       hitTestSource.cancel(); // Cleanup the hit test source
    });
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

3. A Teljesítmény Optimalizálása

• Csökkentsd a Találat Tesztek Gyakoriságát: A találat tesztek végrehajtása minden képkockán költséges lehet. Fontold meg a gyakoriság csökkentését, különösen akkor, ha a felhasználó mozgása lassú. Használhatsz időzítőt, vagy csak akkor hajthatsz végre találat teszteket, ha a felhasználó műveletet kezdeményez.
• Használj Bounding Volume Hierarchiát (BVH): Ha összetett jeleneted van sok objektummal, a BVH használata jelentősen felgyorsíthatja az ütközésérzékelést. A Three.js és a Babylon.js is kínál BVH implementációkat.
• LOD (Részletességi Szint): Használj különböző részletességi szinteket a 3D modelljeidhez a kamerától való távolságuktól függően. Ez csökkenti a távoli objektumokhoz renderelendő poligonok számát.
• Okklúziós Culling: Ne renderelj olyan objektumokat, amelyek más objektumok mögött rejtőznek. Ez jelentősen javíthatja a teljesítményt összetett jelenetekben.

4. Különböző Referenciaterek Kezelése

• Helyi: A koordináta-rendszer eredete rögzített a felhasználó kiindulási pozíciójához képest. Ez alkalmas olyan élményekhez, ahol a felhasználó kis területen marad.
• Korlátozott padló: Az eredet a padló szintjén van, és az XZ sík a padlót jelöli. Ez alkalmas olyan élményekhez, ahol a felhasználó bejárhatja a szobát.
• Korlátlan: Az eredet nincs rögzítve, és a felhasználó szabadon mozoghat. Ez alkalmas nagyméretű AR élményekhez.

A megfelelő referenciatér kiválasztása fontos annak biztosításához, hogy a WebXR élményed megfelelően működjön különböző környezetekben. Konkrét referenciatereket kérhetsz, amikor létrehozod az XR szesziót.

            
xrReferenceSpace = await xrSession.requestReferenceSpace('bounded-floor');

            

              
                Copy
              
            
          

5. Eszközkompatibilitás Kezelése

            
if (navigator.xr) {
  // WebXR is supported
  initXR();
} else {
  // WebXR is not supported
  console.error('WebXR is not supported in this browser.');
}

            

              
                Copy
              
            
          

Érdemes a WebXR élményedet különböző eszközökön is tesztelni, hogy biztosítsd a helyes működést.

Nemzetköziesítési Szempontok

Amikor WebXR alkalmazásokat fejlesztesz egy globális közönség számára, fontos figyelembe venni a nemzetköziesítést (i18n) és a lokalizációt (l10n).

• Szöveg és Felhasználói Felület Elemei: Használj lokalizációs könyvtárat a szöveg és a felhasználói felület elemeinek különböző nyelvekre történő lefordításához. Győződj meg arról, hogy a felhasználói felületed elrendezése képes befogadni a különböző szöveghosszúságokat. Például a német szavak általában hosszabbak, mint az angol szavak.
• Mértékegységek: Használj megfelelő mértékegységeket a különböző régiókhoz. Például a legtöbb országban használj métert és kilométert, de az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban lábat és mérföldet. Engedd meg a felhasználóknak, hogy kiválasszák a kívánt mértékegységeket.
• Dátum- és Időformátumok: Használj megfelelő dátum- és időformátumokat a különböző régiókhoz. Például egyes országokban az ÉÉÉÉ-HH-NN formátumot használd, másokban pedig a HH/NN/ÉÉÉÉ formátumot.
• Pénznemek: Jelenítsd meg a pénznemeket a különböző régiókhoz megfelelő formátumban. Használj könyvtárat a pénzváltások kezeléséhez.
• Kulturális Érzékenység: Legyél tisztában a kulturális különbségekkel, és kerüld a képek, szimbólumok vagy nyelvezet használatát, amelyek egyes kultúrák számára sértőek lehetnek. Például bizonyos kézmozdulatoknak eltérő jelentése lehet a különböző kultúrákban.

WebXR Fejlesztési Eszközök és Források

Számos eszköz és forrás segíthet a WebXR fejlesztésben:

• Three.js: Egy népszerű JavaScript 3D könyvtár WebGL-alapú élmények létrehozásához.
• Babylon.js: Egy másik hatékony JavaScript 3D motor, amely a WebXR támogatására összpontosít.
• A-Frame: Egy webes keretrendszer VR élmények létrehozásához HTML használatával.
• WebXR Emulátor: Egy böngésző bővítmény, amely lehetővé teszi a WebXR élmények tesztelését anélkül, hogy fizikai VR vagy AR eszközre lenne szükséged.
• WebXR Eszköz API Specifikáció: A WebXR hivatalos specifikációja a W3C-től.
• Mozilla Mixed Reality Blog: Nagyszerű forrás a WebXR és a kapcsolódó technológiák megismeréséhez.

Következtetés

A WebXR Találat Teszt Kezelő hatékony eszköz az interaktív és lebilincselő AR/VR élmények létrehozásához. A sugárvetítés fogalmainak és a Találat Teszt API megértésével meggyőző alkalmazásokat építhetsz, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy természetes és intuitív módon lépjenek kapcsolatba a virtuális világgal. Ahogy a WebXR technológia folyamatosan fejlődik, a lehetőségek a innovatív és vonzó élmények létrehozására végtelenek. Ne felejtsd el optimalizálni a kódot a teljesítmény érdekében, és vegyél figyelembe a nemzetköziesítést, amikor egy globális közönség számára fejlesztesz. Fogadd el a lebilincselő webes élmények következő generációjának építésével járó kihívásokat és jutalmakat.