Risultato del Test di Colpo WebXR: Elaborazione dei Risultati del Ray Casting per Esperienze Immersive

L'API WebXR Device apre entusiasmanti possibilità per la creazione di esperienze immersive di realtà aumentata (AR) e realtà virtuale (VR) direttamente all'interno del browser. Uno degli aspetti fondamentali per la costruzione di applicazioni WebXR interattive è la comprensione e l'utilizzo efficace dei risultati del test di colpo. Questo articolo del blog fornisce una guida completa all'elaborazione dei risultati del test di colpo ottenuti tramite ray casting, permettendoti di creare interazioni utente intuitive e coinvolgenti all'interno delle tue scene WebXR.

Cos'è il Ray Casting e perché è importante in WebXR?

Il ray casting è una tecnica utilizzata per determinare se un raggio, originato da un punto e una direzione specifici, interseca oggetti in una scena 3D. In WebXR, il ray casting viene tipicamente utilizzato per simulare lo sguardo dell'utente o la traiettoria di un oggetto virtuale. Quando il raggio interseca una superficie del mondo reale (in AR) o un oggetto virtuale (in VR), viene generato un risultato del test di colpo.

I risultati del test di colpo sono cruciali per diverse ragioni:

• Posizionamento di Oggetti Virtuali: In AR, i test di colpo ti permettono di posizionare accuratamente oggetti virtuali su superfici del mondo reale, come tavoli, pavimenti o pareti.
• Interazione Utente: Tracciando dove l'utente sta guardando o puntando, i test di colpo abilitano le interazioni con oggetti virtuali, come selezionarli, manipolarli o attivarli.
• Navigazione: Negli ambienti VR, i test di colpo possono essere usati per implementare sistemi di navigazione, permettendo agli utenti di teletrasportarsi o muoversi nella scena puntando in posizioni specifiche.
• Rilevamento delle Collisioni: I test di colpo possono essere usati per un rilevamento di collisione di base, determinando quando un oggetto virtuale collide con un altro oggetto o con il mondo reale.

Comprendere l'API WebXR Hit Test

L'API WebXR Hit Test fornisce gli strumenti necessari per eseguire il ray casting e ottenere i risultati del test di colpo. Ecco una panoramica dei concetti e delle funzioni chiave:

XRRay

Un XRRay rappresenta un raggio nello spazio 3D. È definito da un punto di origine e un vettore di direzione. Puoi creare un XRRay usando il metodo XRFrame.getPose(), che restituisce la posa di una sorgente di input tracciata (es. la testa dell'utente, un controller manuale). Dalla posa, puoi derivare l'origine e la direzione del raggio.

XRHitTestSource

Un XRHitTestSource rappresenta una sorgente di risultati del test di colpo. Si crea una sorgente di test di colpo usando il metodo XRSession.requestHitTestSource() o XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Il primo metodo è generalmente utilizzato per il hit testing continuo basato su una sorgente persistente, come la posizione della testa dell'utente, mentre il secondo è inteso per eventi di input transitori, come la pressione di pulsanti o gesti.

XRHitTestResult

Un XRHitTestResult rappresenta un singolo punto di intersezione tra il raggio e una superficie. Contiene informazioni sull'intersezione, come la distanza dall'origine del raggio al punto di colpo e la posa del punto di colpo nello spazio di riferimento della scena.

XRHitTestResult.getPose()

Questo metodo restituisce l'XRPose del punto di colpo. La posa contiene la posizione e l'orientamento del punto di colpo, che possono essere utilizzati per posizionare oggetti virtuali o eseguire altre trasformazioni.

Elaborazione dei Risultati del Test di Colpo: Una Guida Passo-Passo

Esaminiamo il processo per ottenere ed elaborare i risultati del test di colpo in un'applicazione WebXR. Questo esempio presuppone che tu stia utilizzando una libreria di rendering come three.js o Babylon.js.

1. Richiesta di una Sorgente di Test di Colpo

Per prima cosa, devi richiedere una sorgente di test di colpo dall'XRSession. Questo viene tipicamente fatto dopo l'avvio della sessione. Dovrai specificare il sistema di coordinate in cui desideri che vengano restituiti i risultati del test di colpo. Ad esempio:

            let xrHitTestSource = null;

async function createHitTestSource(xrSession) {
  try {
    xrHitTestSource = await xrSession.requestHitTestSource({
      space: xrSession.viewerSpace // O xrSession.local
    });
  } catch (error) {
    console.error("Impossibile creare la sorgente del test di colpo: ", error);
  }
}

// Chiama questa funzione dopo l'avvio della sessione XR
// createHitTestSource(xrSession);

            

              
                Copy
              
            
          

Spiegazione:

• xrSession.requestHitTestSource(): Questa funzione richiede una sorgente di test di colpo dalla sessione XR.
• { space: xrSession.viewerSpace }: Questo specifica il sistema di coordinate in cui verranno restituiti i risultati del test di colpo. viewerSpace è relativo alla posizione del visualizzatore, mentre local è relativo all'origine XR. Puoi anche usare localFloor per il tracciamento relativo al pavimento.
• Gestione degli errori: Il blocco try...catch assicura che gli errori durante la creazione della sorgente di test di colpo siano catturati e registrati.

2. Esecuzione del Test di Colpo nel Ciclo di Animazione

All'interno del tuo ciclo di animazione (la funzione che renderizza ogni frame), dovrai eseguire il test di colpo utilizzando il metodo XRFrame.getHitTestResults(). Questo metodo restituisce un array di oggetti XRHitTestResult, che rappresentano tutte le intersezioni trovate nella scena.

            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
              
            
          

Spiegazione:

• frame.getViewerPose(xrSession.referenceSpace): Ottiene la posa del visualizzatore (visore). Questo è necessario per sapere dove si trova il visualizzatore e dove sta guardando.
• frame.getHitTestResults(xrHitTestSource): Esegue il test di colpo utilizzando la sorgente di test di colpo precedentemente creata.
• hitTestResults.length > 0: Controlla se sono state trovate intersezioni.

3. Elaborazione dei Risultati del Test di Colpo

La funzione processHitTestResults() è dove gestirai i risultati del test di colpo. Questo comporta tipicamente l'aggiornamento della posizione e dell'orientamento di un oggetto virtuale in base alla posa del punto di colpo.

            function processHitTestResults(hitTestResults) {
  const hit = hitTestResults[0]; // Ottieni il primo risultato del colpo
  const hitPose = hit.getPose(xrSession.referenceSpace);

  if (hitPose) {
    // Aggiorna la posizione e l'orientamento di un oggetto virtuale
    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);

    // Mostra feedback visivo (es. un cerchio) nel punto di colpo
    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
              
            
          

Spiegazione:

• hitTestResults[0]: Recupera il primo risultato del test di colpo. Se sono possibili più intersezioni, potresti dover iterare l'intero array e scegliere il risultato più appropriato in base alla logica della tua applicazione.
• hit.getPose(xrSession.referenceSpace): Ottiene la posa del punto di colpo nello spazio di riferimento specificato.
• virtualObject.position.set(...) e virtualObject.quaternion.set(...): Aggiorna la posizione e la rotazione (quaternione) di un oggetto virtuale (es. una Mesh di three.js) per corrispondere alla posa del punto di colpo.
• Feedback Visivo: L'esempio include anche codice per mostrare un feedback visivo nel punto di colpo, come un cerchio o un semplice marcatore, per aiutare l'utente a capire dove sta interagendo con la scena.

Tecniche Avanzate di Test di Colpo

Oltre all'esempio di base sopra, ci sono diverse tecniche avanzate che puoi usare per migliorare le tue implementazioni di test di colpo:

Test di Colpo con Input Transitorio

Per le interazioni attivate da input transitori, come la pressione di pulsanti o gesti della mano, puoi usare il metodo XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Questo metodo crea una sorgente di test di colpo specifica per un singolo evento di input. Questo è utile per evitare interazioni indesiderate basate su test di colpo continui.

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

    const hitTestResults = await frame.getHitTestResultsForTransientInput(inputSource, {
      profile: 'generic-touchscreen', // O il profilo di input appropriato
      space: xrSession.viewerSpace
    });

    if (hitTestResults.length > 0) {
      processHitTestResults(hitTestResults);
    }
  } catch (error) {
    console.error("Errore durante il test di colpo transitorio: ", error);
  }
}

// Collega questa funzione al tuo listener dell'evento di selezione dell'input
// xrSession.addEventListener('select', handleSelect);

            

              
                Copy
              
            
          

Filtrare i Risultati del Test di Colpo

In alcuni casi, potresti voler filtrare i risultati del test di colpo in base a criteri specifici, come la distanza dall'origine del raggio o il tipo di superficie intersecata. Puoi ottenere ciò filtrando manualmente l'array XRHitTestResult dopo averlo ottenuto.

            function processHitTestResults(hitTestResults) {
  const filteredResults = hitTestResults.filter(result => {
    const hitPose = result.getPose(xrSession.referenceSpace);
    if (!hitPose) return false; // Salta se non c'è posa

    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; // Considera solo i colpi entro 2 metri
  });

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

    if (hitPose) {
      // Aggiorna la posizione dell'oggetto in base al risultato filtrato
      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
              
            
          

Utilizzo di Diversi Spazi di Riferimento

La scelta dello spazio di riferimento (viewerSpace, local, localFloor o altri spazi personalizzati) influisce significativamente su come vengono interpretati i risultati del test di colpo. Considera quanto segue:

• viewerSpace: Fornisce risultati relativi alla posizione del visualizzatore. Questo è utile per creare interazioni direttamente collegate allo sguardo dell'utente.
• local: Fornisce risultati relativi all'origine XR (il punto di partenza della sessione XR). Questo è adatto per creare esperienze in cui gli oggetti rimangono fissi nell'ambiente fisico.
• localFloor: Simile a local, ma l'asse Y è allineato con il pavimento. Questo semplifica il processo di posizionamento degli oggetti sul pavimento.

Scegli lo spazio di riferimento che meglio si allinea ai requisiti della tua applicazione. Sperimenta con diversi spazi di riferimento per comprenderne il comportamento e le limitazioni.

Strategie di Ottimizzazione per il Test di Colpo

Il test di colpo può essere un processo computazionalmente intensivo, specialmente in scene complesse. Ecco alcune strategie di ottimizzazione da considerare:

• Limita la Frequenza dei Test di Colpo: Esegui i test di colpo solo quando necessario, anziché ad ogni frame. Ad esempio, potresti eseguire i test di colpo solo quando l'utente sta interagendo attivamente con la scena.
• Usa una Gerarchia di Volumi Contenitori (BVH): Se stai eseguendo test di colpo contro un gran numero di oggetti, considera l'utilizzo di un BVH per accelerare i calcoli di intersezione. Librerie come three.js e Babylon.js forniscono implementazioni BVH integrate.
• Partizionamento Spaziale: Dividi la scena in regioni più piccole ed esegui i test di colpo solo contro le regioni che probabilmente contengono intersezioni. Questo può ridurre significativamente il numero di oggetti da controllare.
• Riduci il Conteggio dei Poligoni: Semplifica la geometria dei tuoi modelli per ridurre il numero di poligoni da testare. Questo può migliorare le prestazioni, specialmente sui dispositivi mobili.
• WebWorker: scarica il calcolo su un web worker per assicurarti che il processo di test di colpo non blocchi il thread principale.

Considerazioni Cross-Platform

WebXR mira ad essere cross-platform, ma potrebbero esserci sottili differenze di comportamento tra diversi dispositivi e browser. Tieni presente quanto segue:

• Capacità del Dispositivo: Non tutti i dispositivi supportano tutte le funzionalità WebXR. Usa il rilevamento delle funzionalità per determinare quali funzionalità sono disponibili e adatta la tua applicazione di conseguenza.
• Profili di Input: Dispositivi diversi possono utilizzare profili di input diversi (es. touchscreen generico, tracciamento manuale, gamepad). Assicurati che la tua applicazione supporti più profili di input e fornisca meccanismi di fallback appropriati.
• Prestazioni: Le prestazioni possono variare significativamente tra dispositivi diversi. Ottimizza la tua applicazione per i dispositivi di fascia più bassa che intendi supportare.
• Compatibilità Browser: Assicurati che la tua app sia testata e funzioni sui principali browser come Chrome, Firefox ed Edge.

Esempi Globali di Applicazioni WebXR che Utilizzano il Test di Colpo

Ecco alcuni esempi di applicazioni WebXR che utilizzano efficacemente il test di colpo per creare esperienze utente coinvolgenti e intuitive:

• IKEA Place (Svezia): Permette agli utenti di posizionare virtualmente i mobili IKEA nelle loro case usando l'AR. Il test di colpo è usato per posizionare accuratamente i mobili sul pavimento e altre superfici.
• Sketchfab AR (Francia): Consente agli utenti di visualizzare modelli 3D da Sketchfab in AR. Il test di colpo è usato per posizionare i modelli nel mondo reale.
• Immagini Aumentate (Vari): Molte applicazioni AR usano il tracciamento di immagini combinato con il test di colpo per ancorare contenuti virtuali a immagini o marcatori specifici nel mondo reale.
• Giochi WebXR (Globale): Numerosi giochi vengono sviluppati usando WebXR, molti dei quali si basano sul test di colpo per il posizionamento degli oggetti, l'interazione e la navigazione.
• Tour Virtuali (Globale): I tour immersivi di luoghi, musei o proprietà spesso impiegano il test di colpo per la navigazione dell'utente e gli elementi interattivi all'interno dell'ambiente virtuale.

Conclusioni

Padroneggiare i risultati del test di colpo WebXR e l'elaborazione del ray casting è essenziale per creare esperienze AR e VR coinvolgenti e intuitive sul web. Comprendendo i concetti sottostanti e applicando le tecniche descritte in questo articolo del blog, puoi costruire applicazioni immersive che fondono senza soluzione di continuità mondi virtuali e reali, o creare ambienti virtuali coinvolgenti con interazioni utente naturali e intuitive. Ricorda di ottimizzare l'implementazione del test di colpo per le prestazioni e di considerare la compatibilità cross-platform per garantire un'esperienza fluida a tutti gli utenti. Man mano che l'ecosistema WebXR continua ad evolversi, aspettati ulteriori progressi e perfezionamenti all'API del test di colpo, aprendo ancora più possibilità creative per lo sviluppo web immersivo. Consulta sempre le ultime specifiche WebXR e la documentazione del browser per le informazioni più aggiornate.