Sorgenti di Input WebXR: Padroneggiare il Tracciamento di Controller e Mani per Esperienze Immersive

WebXR offre strumenti potenti per creare esperienze immersive di realtà virtuale e aumentata direttamente nel browser. Un aspetto fondamentale di qualsiasi applicazione immersiva è il modo in cui gli utenti interagiscono con il mondo virtuale. WebXR fornisce un supporto solido per varie sorgenti di input, principalmente controller e tracciamento delle mani. Capire come sfruttare questi metodi di input è cruciale per creare esperienze intuitive e coinvolgenti per un pubblico globale.

Comprendere le Sorgenti di Input WebXR

In WebXR, una sorgente di input rappresenta un dispositivo fisico o un metodo utilizzato per interagire con l'ambiente virtuale. Queste sorgenti di input possono variare da semplici controller simili a gamepad a sofisticati sistemi di tracciamento delle mani. Ogni sorgente di input fornisce un flusso di dati che gli sviluppatori possono utilizzare per controllare oggetti, navigare nella scena e attivare azioni all'interno dell'esperienza XR.

Tipi di Sorgenti di Input

• Controller: Dispositivi fisici con pulsanti, joystick, grilletti e touchpad che gli utenti tengono e manipolano. I controller sono un metodo di input comune e affidabile per le esperienze VR.
• Tracciamento delle Mani: Utilizza telecamere e algoritmi di visione artificiale per rilevare e tracciare le mani dell'utente nello spazio 3D. Ciò consente interazioni naturali e intuitive con l'ambiente virtuale.
• Altre Sorgenti di Input: Sebbene meno comuni, WebXR può anche supportare altre sorgenti di input come il tracciamento della testa (utilizzando l'interazione basata sullo sguardo) e il riconoscimento vocale.

Lavorare con i Controller in WebXR

I controller sono una sorgente di input ampiamente supportata e relativamente semplice per lo sviluppo WebXR. Offrono un equilibrio tra precisione e facilità d'uso, rendendoli adatti a una vasta gamma di applicazioni.

Rilevamento e Accesso ai Controller

L'API WebXR fornisce eventi per notificare agli sviluppatori quando nuove sorgenti di input vengono connesse o disconnesse. L'evento xr.session.inputsourceschange è il modo principale per rilevare cambiamenti nelle sorgenti di input disponibili.

            xrSession.addEventListener('inputsourceschange', (event) => {
  // Nuova sorgente di input connessa
  event.added.forEach(inputSource => {
    console.log('New input source:', inputSource);
    // Gestisci la nuova sorgente di input
  });

  // Sorgente di input disconnessa
  event.removed.forEach(inputSource => {
    console.log('Input source removed:', inputSource);
    // Gestisci la sorgente di input disconnessa
  });
});

            

              
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Una volta rilevata una sorgente di input, è possibile accedere alle sue proprietà per determinare le sue capacità e come interagire con essa. L'array inputSource.profiles contiene un elenco di profili standardizzati che descrivono il layout e le funzionalità del controller. I profili comuni includono 'generic-trigger', 'oculus-touch' e 'google-daydream'.

Ottenere i Dati del Controller

Per ottenere lo stato corrente di un controller (ad es. pressioni di pulsanti, posizioni del joystick, valori del grilletto), è necessario utilizzare il metodo XRFrame.getControllerState(). Questo metodo restituisce un oggetto XRInputSourceState contenente i valori di input correnti del controller.

            xrSession.requestAnimationFrame(function onAnimationFrame(time, frame) {
  const pose = frame.getViewerPose(xrReferenceSpace);

  if (pose) {
    const inputSources = xrSession.inputSources;

    for (const inputSource of inputSources) {
      if (inputSource.hand) continue; // Salta il tracciamento delle mani

      const inputSourceState = frame.getControllerState(inputSource);

      if (inputSourceState) {
        // Accedi agli stati dei pulsanti
        for (const button of inputSourceState.buttons) {
          if (button.pressed) {
            // Gestisci l'evento di pressione del pulsante
            console.log('Button pressed:', button);
          }
        }

        // Accedi ai valori degli assi (es. posizioni del joystick)
        for (const axis of inputSourceState.axes) {
          console.log('Axis value:', axis);
          // Usa il valore dell'asse per controllare il movimento o altre azioni
        }

         //Accedi allo stato di pressione (se disponibile)
         if (inputSourceState.squeeze != null) {
          if(inputSourceState.squeeze.pressed) {
             console.log("Squeeze pressed");
          }
         }
      }
    }
  }
});

            

              
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Visualizzare la Presenza del Controller

È essenziale fornire un feedback visivo all'utente per indicare la presenza e la posizione dei loro controller nel mondo virtuale. È possibile ottenere ciò creando modelli 3D dei controller e aggiornando le loro posizioni e orientamenti in base alla posa del controller.

            const inputSources = xrSession.inputSources;
for (const inputSource of inputSources) {
    if (inputSource.hand) continue; // Salta il tracciamento delle mani
    const gripPose = frame.getPose(inputSource.gripSpace, xrReferenceSpace);
    if (gripPose) {
        // Aggiorna la posizione e la rotazione del modello del controller
        controllerModel.position.set(gripPose.transform.position.x, gripPose.transform.position.y, gripPose.transform.position.z);
        controllerModel.quaternion.set(gripPose.transform.orientation.x, gripPose.transform.orientation.y, gripPose.transform.orientation.z, gripPose.transform.orientation.w);
    }
}

            

              
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Esempio: Interazione Basata su Controller – Teletrasporto

Un caso d'uso comune per i controller è il teletrasporto, che consente agli utenti di muoversi rapidamente all'interno dell'ambiente virtuale. Ecco un esempio semplificato di come implementare il teletrasporto utilizzando il grilletto di un controller:

            // Controlla se il pulsante del grilletto è premuto
if (inputSourceState.buttons[0].pressed) {
  // Esegui la logica di teletrasporto
  const targetPosition = calculateTeleportLocation();
  xrReferenceSpace = xrSession.requestReferenceSpace('local-floor', { position: targetPosition });
}

            

              
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Sfruttare la Potenza del Tracciamento delle Mani in WebXR

Il tracciamento delle mani offre un metodo di interazione più naturale e intuitivo rispetto ai controller. Consente agli utenti di manipolare direttamente oggetti virtuali, fare gesti e interagire con l'ambiente usando le proprie mani.

Abilitare il Tracciamento delle Mani

Il tracciamento delle mani richiede la richiesta della funzionalità opzionale 'hand-tracking' durante la creazione della sessione WebXR.

            navigator.xr.requestSession('immersive-vr', {
  requiredFeatures: [],
  optionalFeatures: ['hand-tracking']
}).then(session => {
  xrSession = session;
  // ...
});

            

              
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Accedere ai Dati della Mano

Una volta abilitato il tracciamento delle mani, è possibile accedere ai dati della mano tramite la proprietà inputSource.hand. Questa proprietà restituisce un oggetto XRHand, che rappresenta la mano dell'utente. L'oggetto XRHand fornisce accesso alle posizioni e agli orientamenti delle articolazioni della mano, come la punta delle dita, le nocche e il palmo.

            xrSession.requestAnimationFrame(function onAnimationFrame(time, frame) {
  const pose = frame.getViewerPose(xrReferenceSpace);

  if (pose) {
    const inputSources = xrSession.inputSources;

    for (const inputSource of inputSources) {
      if (!inputSource.hand) continue; // Salta i controller

      // Ottieni l'oggetto XRHand
      const hand = inputSource.hand;

      // Itera attraverso le articolazioni della mano
      for (let i = 0; i < hand.length; i++) {
        const jointSpace = hand[i];

        // Ottieni la posa dell'articolazione
        const jointPose = frame.getPose(jointSpace, xrReferenceSpace);

        if (jointPose) {
          // Accedi alla posizione e all'orientamento dell'articolazione
          const jointPosition = jointPose.transform.position;
          const jointOrientation = jointPose.transform.orientation;

          // Aggiorna la posizione e la rotazione di un modello 3D che rappresenta l'articolazione
          jointModels[i].position.set(jointPosition.x, jointPosition.y, jointPosition.z);
          jointModels[i].quaternion.set(jointOrientation.x, jointOrientation.y, jointOrientation.z, jointOrientation.w);
        }
      }
    }
  }
});

            

              
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Visualizzare la Presenza della Mano

Similmente ai controller, è fondamentale fornire un feedback visivo all'utente per rappresentare le loro mani nel mondo virtuale. È possibile ottenere ciò creando modelli 3D della mano e aggiornando le loro posizioni e orientamenti in base ai dati di tracciamento della mano. In alternativa, è possibile utilizzare visualizzazioni più semplici come sfere o cubi per rappresentare le posizioni delle articolazioni.

Esempio: Interazione Basata sulla Mano – Afferrare Oggetti

Uno dei casi d'uso più comuni e intuitivi per il tracciamento delle mani è afferrare e manipolare oggetti virtuali. Ecco un esempio semplificato di come implementare l'afferramento di oggetti utilizzando il tracciamento delle mani:

            // Controlla se un dito è vicino a un oggetto
if (distanceBetweenFingerAndObject < threshold) {
  // Afferra l'oggetto
  grabbedObject = object;
  grabbedObject.parent = handJointModel; // Collega l'oggetto alla mano
}

// Quando il dito si allontana dall'oggetto
if (distanceBetweenFingerAndObject > threshold) {
  // Rilascia l'oggetto
  grabbedObject.parent = null; // Scollega l'oggetto dalla mano
  // Applica una velocità all'oggetto in base al movimento della mano
  grabbedObject.velocity.set(handVelocity.x, handVelocity.y, handVelocity.z);
}

            

              
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Best Practice per lo Sviluppo di Input WebXR

Per creare esperienze WebXR coinvolgenti e facili da usare, è importante seguire queste best practice:

• Fornire un feedback visivo chiaro: Fornire sempre un feedback visivo all'utente per indicare la presenza e lo stato dei loro dispositivi di input (controller o mani).
• Dare priorità alle interazioni intuitive: Progettare interazioni che risultino naturali e intuitive per l'utente. Considerare l'uso del tracciamento delle mani per compiti che implicano la manipolazione diretta e i controller per compiti che richiedono maggiore precisione o controlli complessi.
• Ottimizzare per le prestazioni: Il tracciamento delle mani e l'input del controller possono essere intensivi in termini di prestazioni. Ottimizzare il codice per ridurre al minimo il ritardo e garantire un'esperienza fluida e reattiva. Considerare l'uso di tecniche come l'object pooling e il LOD (Level of Detail) per migliorare le prestazioni.
• Gestire gli eventi di input in modo efficiente: Evitare di eseguire operazioni costose direttamente all'interno dei gestori di eventi di input. Invece, accodare gli eventi di input e processarli in un thread separato o utilizzando requestAnimationFrame per evitare di bloccare il thread di rendering principale.
• Supportare più sorgenti di input: Fornire meccanismi di fallback per gli utenti che non hanno accesso al tracciamento delle mani o a tipi specifici di controller. Considerare di consentire agli utenti di passare da un metodo di input all'altro in base alle loro preferenze e all'hardware disponibile.
• Accessibilità: Progettare l'esperienza XR tenendo conto dell'accessibilità. Fornire metodi di input alternativi per gli utenti con disabilità, come il controllo vocale o l'interazione basata sullo sguardo. Assicurarsi che tutte le interazioni siano comunicate chiaramente attraverso segnali visivi e uditivi.

Considerazioni Globali per la Progettazione dell'Input

Quando si progettano esperienze WebXR per un pubblico globale, è importante considerare le differenze culturali e i requisiti di accessibilità. Ecco alcuni fattori chiave da tenere a mente:

• Differenze culturali nel riconoscimento dei gesti: I gesti possono avere significati diversi in culture diverse. Evitare l'uso di gesti che potrebbero essere offensivi o male interpretati in alcune regioni. Considerare di fornire metodi di interazione alternativi o di consentire agli utenti di personalizzare le mappature dei gesti. Ad esempio, il gesto del pollice in su è positivo in molte culture occidentali, ma può essere offensivo in alcune parti del Medio Oriente e del Sud America.
• Variazioni di dimensioni e forma della mano: Gli algoritmi di tracciamento delle mani potrebbero dover essere adattati per accomodare le variazioni di dimensioni e forma della mano tra diverse popolazioni. Fornire opzioni di calibrazione per consentire agli utenti di affinare il tracciamento della mano in base alle loro specifiche caratteristiche.
• Lingua e localizzazione: Assicurarsi che tutti i segnali testuali e audio siano correttamente localizzati per le diverse lingue. Considerare l'uso di interfacce basate su icone per ridurre al minimo la necessità di localizzazione del testo.
• Accessibilità per utenti con disabilità: Progettare l'esperienza XR tenendo conto dell'accessibilità sin dall'inizio. Fornire metodi di input alternativi per gli utenti con disabilità, come il controllo vocale, l'interazione basata sullo sguardo o l'accesso tramite interruttori. Assicurarsi che tutte le interazioni siano comunicate chiaramente attraverso segnali visivi e uditivi. Considerare di fornire opzioni per personalizzare le dimensioni e il colore di testo e icone per migliorare la visibilità.
• Disponibilità e costo dell'hardware: Tenere conto della disponibilità e del costo dell'hardware XR nelle diverse regioni. Progettare l'esperienza in modo che sia compatibile con una vasta gamma di dispositivi, inclusi visori VR mobili di fascia bassa e smartphone abilitati alla realtà aumentata.

Conclusione

Padroneggiare le sorgenti di input WebXR, inclusi controller e tracciamento delle mani, è essenziale per creare esperienze immersive coinvolgenti e intuitive. Comprendendo le capacità di ciascun metodo di input e seguendo le best practice per la progettazione dell'interazione, è possibile creare applicazioni XR che siano coinvolgenti, accessibili e piacevoli per un pubblico globale. Man mano che la tecnologia WebXR continua a evolversi, possiamo aspettarci di vedere emergere metodi di input ancora più sofisticati, confondendo ulteriormente i confini tra il mondo fisico e quello virtuale.

Prestando attenzione ai dettagli dell'interazione dell'utente e incorporando queste best practice, gli sviluppatori possono creare esperienze WebXR che sono veramente immersive, intuitive e accessibili agli utenti di tutto il mondo. Il futuro della XR è luminoso e, con un focus su una progettazione attenta e centrata sull'utente, possiamo sbloccare il pieno potenziale di questa tecnologia trasformativa.