Hasil Uji Tembak (Hit Test) WebXR: Pemrosesan Hasil Ray Casting untuk Pengalaman Imersif

WebXR Device API membuka berbagai kemungkinan menarik untuk menciptakan pengalaman realitas tertambah (AR) dan realitas virtual (VR) yang imersif langsung di dalam browser. Salah satu aspek fundamental dalam membangun aplikasi WebXR interaktif adalah memahami dan memanfaatkan hasil uji tembak (hit test) secara efektif. Postingan blog ini menyediakan panduan komprehensif untuk memproses hasil uji tembak yang diperoleh melalui ray casting, memungkinkan Anda menciptakan interaksi pengguna yang intuitif dan menarik dalam adegan WebXR Anda.

Apa itu Ray Casting dan Mengapa Penting dalam WebXR?

Ray casting adalah teknik yang digunakan untuk menentukan apakah sebuah sinar (ray), yang berasal dari titik dan arah tertentu, berpotongan dengan objek dalam adegan 3D. Dalam WebXR, ray casting biasanya digunakan untuk menyimulasikan tatapan pengguna atau lintasan objek virtual. Ketika sinar tersebut berpotongan dengan permukaan dunia nyata (dalam AR) atau objek virtual (dalam VR), sebuah hasil uji tembak akan dihasilkan.

Hasil uji tembak sangat penting karena beberapa alasan:

• Penempatan Objek Virtual: Dalam AR, uji tembak memungkinkan Anda menempatkan objek virtual secara akurat di permukaan dunia nyata, seperti meja, lantai, atau dinding.
• Interaksi Pengguna: Dengan melacak ke mana pengguna melihat atau menunjuk, uji tembak memungkinkan interaksi dengan objek virtual, seperti memilih, memanipulasi, atau mengaktifkannya.
• Navigasi: Di lingkungan VR, uji tembak dapat digunakan untuk mengimplementasikan sistem navigasi, memungkinkan pengguna untuk berteleportasi atau bergerak di sekitar adegan dengan menunjuk ke lokasi tertentu.
• Deteksi Tumbukan (Collision): Uji tembak dapat digunakan untuk deteksi tumbukan dasar, menentukan kapan sebuah objek virtual bertabrakan dengan objek lain atau dunia nyata.

Memahami API Uji Tembak WebXR

WebXR Hit Test API menyediakan alat yang diperlukan untuk melakukan ray casting dan mendapatkan hasil uji tembak. Berikut adalah rincian konsep dan fungsi utamanya:

XRRay

Sebuah XRRay merepresentasikan sinar dalam ruang 3D. Ini didefinisikan oleh titik asal dan vektor arah. Anda dapat membuat XRRay menggunakan metode XRFrame.getPose(), yang mengembalikan pose dari sumber input yang dilacak (misalnya, kepala pengguna, kontroler tangan). Dari pose tersebut, Anda dapat menurunkan titik asal dan arah sinar.

XRHitTestSource

Sebuah XRHitTestSource merepresentasikan sumber dari hasil uji tembak. Anda membuat sumber uji tembak menggunakan metode XRSession.requestHitTestSource() atau XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Metode pertama umumnya digunakan untuk pengujian tembak berkelanjutan berdasarkan sumber yang persisten, seperti posisi kepala pengguna, sedangkan yang kedua ditujukan untuk peristiwa input sementara, seperti penekanan tombol atau gestur.

XRHitTestResult

Sebuah XRHitTestResult merepresentasikan satu titik perpotongan antara sinar dan permukaan. Ini berisi informasi tentang perpotongan, seperti jarak dari titik asal sinar ke titik tembak dan pose dari titik tembak dalam ruang referensi adegan.

XRHitTestResult.getPose()

Metode ini mengembalikan XRPose dari titik tembak. Pose tersebut berisi posisi dan orientasi dari titik tembak, yang dapat digunakan untuk menempatkan objek virtual atau melakukan transformasi lainnya.

Memproses Hasil Uji Tembak: Panduan Langkah-demi-Langkah

Mari kita lalui proses untuk mendapatkan dan memproses hasil uji tembak dalam aplikasi WebXR. Contoh ini mengasumsikan Anda menggunakan pustaka rendering seperti three.js atau Babylon.js.

1. Meminta Sumber Uji Tembak

Pertama, Anda perlu meminta sumber uji tembak dari XRSession. Ini biasanya dilakukan setelah sesi dimulai. Anda perlu menentukan sistem koordinat di mana Anda ingin hasil uji tembak dikembalikan. Sebagai contoh:

            let xrHitTestSource = null;

async function createHitTestSource(xrSession) {
  try {
    xrHitTestSource = await xrSession.requestHitTestSource({
      space: xrSession.viewerSpace // Atau xrSession.local
    });
  } catch (error) {
    console.error("Gagal membuat sumber uji tembak: ", error);
  }
}

// Panggil fungsi ini setelah sesi XR dimulai
// createHitTestSource(xrSession);

            

              
                Copy
              
            
          

Penjelasan:

• xrSession.requestHitTestSource(): Fungsi ini meminta sumber uji tembak dari sesi XR.
• { space: xrSession.viewerSpace }: Ini menentukan sistem koordinat di mana hasil uji tembak akan dikembalikan. viewerSpace relatif terhadap posisi penampil, sementara local relatif terhadap titik asal XR. Anda juga dapat menggunakan localFloor untuk pelacakan relatif terhadap lantai.
• Penanganan error: Blok try...catch memastikan bahwa kesalahan selama pembuatan sumber uji tembak ditangkap dan dicatat.

2. Melakukan Uji Tembak dalam Loop Animasi

Di dalam loop animasi Anda (fungsi yang merender setiap frame), Anda perlu melakukan uji tembak menggunakan metode XRFrame.getHitTestResults(). Metode ini mengembalikan array objek XRHitTestResult, yang merepresentasikan semua perpotongan yang ditemukan dalam adegan.

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

  const pose = frame.getViewerPose(xrSession.referenceSpace);

  if (pose) {
    if (xrHitTestSource) {
      const hitTestResults = frame.getHitTestResults(xrHitTestSource);

      if (hitTestResults.length > 0) {
        processHitTestResults(hitTestResults);
      }
    }
  }

  renderer.render(scene, camera);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Penjelasan:

• frame.getViewerPose(xrSession.referenceSpace): Mendapatkan pose dari penampil (headset). Ini diperlukan untuk mengetahui di mana penampil berada dan ke mana mereka melihat.
• frame.getHitTestResults(xrHitTestSource): Melakukan uji tembak menggunakan sumber uji tembak yang telah dibuat sebelumnya.
• hitTestResults.length > 0: Memeriksa apakah ada perpotongan yang ditemukan.

3. Memproses Hasil Uji Tembak

Fungsi processHitTestResults() adalah tempat Anda akan menangani hasil dari uji tembak. Ini biasanya melibatkan pembaruan posisi dan orientasi objek virtual berdasarkan pose titik tembak.

            function processHitTestResults(hitTestResults) {
  const hit = hitTestResults[0]; // Dapatkan hasil tembakan pertama
  const hitPose = hit.getPose(xrSession.referenceSpace);

  if (hitPose) {
    // Perbarui posisi dan orientasi objek virtual
    virtualObject.position.set(hitPose.transform.position.x, hitPose.transform.position.y, hitPose.transform.position.z);
    virtualObject.quaternion.set(hitPose.transform.orientation.x, hitPose.transform.orientation.y, hitPose.transform.orientation.z, hitPose.transform.orientation.w);

    // Tampilkan umpan balik visual (misalnya, lingkaran) di titik tembak
    hitMarker.position.set(hitPose.transform.position.x, hitPose.transform.position.y, hitPose.transform.position.z);
    hitMarker.quaternion.set(hitPose.transform.orientation.x, hitPose.transform.orientation.y, hitPose.transform.orientation.z, hitPose.transform.orientation.w);
    hitMarker.visible = true;
  } else {
    hitMarker.visible = false;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Penjelasan:

• hitTestResults[0]: Mengambil hasil uji tembak pertama. Jika beberapa perpotongan dimungkinkan, Anda mungkin perlu melakukan iterasi melalui seluruh array dan memilih hasil yang paling sesuai berdasarkan logika aplikasi Anda.
• hit.getPose(xrSession.referenceSpace): Mendapatkan pose titik tembak dalam ruang referensi yang ditentukan.
• virtualObject.position.set(...) dan virtualObject.quaternion.set(...): Memperbarui posisi dan rotasi (quaternion) dari objek virtual (misalnya, Mesh three.js) agar sesuai dengan pose titik tembak.
• Umpan Balik Visual: Contoh ini juga menyertakan kode untuk menampilkan umpan balik visual di titik tembak, seperti lingkaran atau penanda sederhana, untuk membantu pengguna memahami di mana mereka berinteraksi dengan adegan.

Teknik Uji Tembak Tingkat Lanjut

Selain contoh dasar di atas, ada beberapa teknik canggih yang dapat Anda gunakan untuk meningkatkan implementasi uji tembak Anda:

Uji Tembak dengan Input Sementara (Transient)

Untuk interaksi yang dipicu oleh input sementara, seperti penekanan tombol atau gestur tangan, Anda dapat menggunakan metode XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Metode ini membuat sumber uji tembak yang spesifik untuk satu peristiwa input. Ini berguna untuk menghindari interaksi yang tidak diinginkan berdasarkan uji tembak berkelanjutan.

            async function handleSelect(event) {
  try {
    const frame = event.frame;
    const inputSource = event.inputSource;

    const hitTestResults = await frame.getHitTestResultsForTransientInput(inputSource, {
      profile: 'generic-touchscreen', // Atau profil input yang sesuai
      space: xrSession.viewerSpace
    });

    if (hitTestResults.length > 0) {
      processHitTestResults(hitTestResults);
    }
  } catch (error) {
    console.error("Error selama uji tembak sementara: ", error);
  }
}

// Lampirkan fungsi ini ke event listener 'select' input Anda
// xrSession.addEventListener('select', handleSelect);

            

              
                Copy
              
            
          

Memfilter Hasil Uji Tembak

Dalam beberapa kasus, Anda mungkin ingin memfilter hasil uji tembak berdasarkan kriteria tertentu, seperti jarak dari titik asal sinar atau jenis permukaan yang berpotongan. Anda dapat mencapainya dengan memfilter array XRHitTestResult secara manual setelah mendapatkannya.

            function processHitTestResults(hitTestResults) {
  const filteredResults = hitTestResults.filter(result => {
    const hitPose = result.getPose(xrSession.referenceSpace);
    if (!hitPose) return false; // Lewati jika tidak ada pose

    const distance = Math.sqrt(
      Math.pow(hitPose.transform.position.x - camera.position.x, 2) +
      Math.pow(hitPose.transform.position.y - camera.position.y, 2) +
      Math.pow(hitPose.transform.position.z - camera.position.z, 2)
    );

    return distance < 2; // Hanya pertimbangkan tembakan dalam jarak 2 meter
  });

  if (filteredResults.length > 0) {
    const hit = filteredResults[0];
    const hitPose = hit.getPose(xrSession.referenceSpace);

    if (hitPose) {
      // Perbarui posisi objek berdasarkan hasil yang difilter
      virtualObject.position.set(hitPose.transform.position.x, hitPose.transform.position.y, hitPose.transform.position.z);
      virtualObject.quaternion.set(hitPose.transform.orientation.x, hitPose.transform.orientation.y, hitPose.transform.orientation.z, hitPose.transform.orientation.w);
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Menggunakan Ruang Referensi yang Berbeda

Pilihan ruang referensi (viewerSpace, local, localFloor, atau ruang kustom lainnya) secara signifikan memengaruhi bagaimana hasil uji tembak diinterpretasikan. Pertimbangkan hal berikut:

• viewerSpace: Memberikan hasil relatif terhadap posisi penampil. Ini berguna untuk menciptakan interaksi yang terkait langsung dengan tatapan pengguna.
• local: Memberikan hasil relatif terhadap titik asal XR (titik awal sesi XR). Ini cocok untuk menciptakan pengalaman di mana objek tetap di lingkungan fisik.
• localFloor: Mirip dengan local, tetapi sumbu Y sejajar dengan lantai. Ini menyederhanakan proses penempatan objek di lantai.

Pilih ruang referensi yang paling sesuai dengan kebutuhan aplikasi Anda. Bereksperimenlah dengan ruang referensi yang berbeda untuk memahami perilaku dan batasannya.

Strategi Optimisasi untuk Uji Tembak

Uji tembak bisa menjadi proses yang intensif secara komputasi, terutama dalam adegan yang kompleks. Berikut adalah beberapa strategi optimisasi yang perlu dipertimbangkan:

• Batasi Frekuensi Uji Tembak: Lakukan uji tembak hanya saat diperlukan, bukan setiap frame. Misalnya, Anda bisa melakukan uji tembak hanya saat pengguna secara aktif berinteraksi dengan adegan.
• Gunakan Bounding Volume Hierarchy (BVH): Jika Anda melakukan uji tembak terhadap sejumlah besar objek, pertimbangkan untuk menggunakan BVH untuk mempercepat perhitungan perpotongan. Pustaka seperti three.js dan Babylon.js menyediakan implementasi BVH bawaan.
• Partisi Spasial: Bagi adegan menjadi wilayah yang lebih kecil dan lakukan uji tembak hanya terhadap wilayah yang kemungkinan besar berisi perpotongan. Ini dapat secara signifikan mengurangi jumlah objek yang perlu diperiksa.
• Kurangi Jumlah Poligon: Sederhanakan geometri model Anda untuk mengurangi jumlah poligon yang perlu diuji. Ini dapat meningkatkan kinerja, terutama pada perangkat seluler.
• Web Worker: Alihkan komputasi ke web worker untuk memastikan proses uji tembak tidak mengunci thread utama.

Pertimbangan Lintas Platform

WebXR bertujuan untuk menjadi lintas platform, tetapi mungkin ada perbedaan perilaku yang halus di berbagai perangkat dan browser. Ingatlah hal berikut:

• Kemampuan Perangkat: Tidak semua perangkat mendukung semua fitur WebXR. Gunakan deteksi fitur untuk menentukan fitur mana yang tersedia dan sesuaikan aplikasi Anda.
• Profil Input: Perangkat yang berbeda mungkin menggunakan profil input yang berbeda (misalnya, generic-touchscreen, hand-tracking, gamepad). Pastikan aplikasi Anda mendukung beberapa profil input dan menyediakan mekanisme fallback yang sesuai.
• Kinerja: Kinerja dapat sangat bervariasi di berbagai perangkat. Optimalkan aplikasi Anda untuk perangkat dengan spesifikasi terendah yang Anda rencanakan untuk didukung.
• Kompatibilitas Browser: Pastikan aplikasi Anda diuji dan berfungsi di browser utama seperti Chrome, Firefox, dan Edge.

Contoh Global Aplikasi WebXR yang Menggunakan Uji Tembak

Berikut adalah beberapa contoh aplikasi WebXR yang secara efektif menggunakan uji tembak untuk menciptakan pengalaman pengguna yang menarik dan intuitif:

• IKEA Place (Swedia): Memungkinkan pengguna menempatkan furnitur IKEA secara virtual di rumah mereka menggunakan AR. Uji tembak digunakan untuk memposisikan furnitur secara akurat di lantai dan permukaan lainnya.
• Sketchfab AR (Prancis): Memungkinkan pengguna melihat model 3D dari Sketchfab dalam AR. Uji tembak digunakan untuk menempatkan model di dunia nyata.
• Augmented Images (Berbagai Negara): Banyak aplikasi AR menggunakan pelacakan gambar yang dikombinasikan dengan uji tembak untuk menambatkan konten virtual ke gambar atau penanda tertentu di dunia nyata.
• Game WebXR (Global): Banyak game sedang dikembangkan menggunakan WebXR, banyak di antaranya mengandalkan uji tembak untuk penempatan objek, interaksi, dan navigasi.
• Tur Virtual (Global): Tur imersif lokasi, museum, atau properti sering menggunakan uji tembak untuk navigasi pengguna dan elemen interaktif di dalam lingkungan virtual.

Kesimpulan

Menguasai hasil uji tembak WebXR dan pemrosesan ray casting sangat penting untuk menciptakan pengalaman AR dan VR yang menarik dan intuitif di web. Dengan memahami konsep yang mendasarinya dan menerapkan teknik yang dijelaskan dalam postingan blog ini, Anda dapat membangun aplikasi imersif yang memadukan dunia virtual dan nyata dengan mulus, atau menciptakan lingkungan virtual yang menarik dengan interaksi pengguna yang alami dan intuitif. Ingatlah untuk mengoptimalkan implementasi uji tembak Anda untuk kinerja dan mempertimbangkan kompatibilitas lintas platform untuk memastikan pengalaman yang lancar bagi semua pengguna. Seiring ekosistem WebXR terus berkembang, harapkan kemajuan dan penyempurnaan lebih lanjut pada API uji tembak, membuka lebih banyak kemungkinan kreatif untuk pengembangan web imersif. Selalu konsultasikan spesifikasi WebXR terbaru dan dokumentasi browser untuk informasi yang paling mutakhir.