WebXR trāpījumu testa rezultāti: Staru mešanas rezultātu apstrāde imersīvām pieredzēm

WebXR Device API paver aizraujošas iespējas veidot imersīvas papildinātās realitātes (AR) un virtuālās realitātes (VR) pieredzes tieši pārlūkprogrammā. Viens no galvenajiem interaktīvu WebXR lietojumprogrammu izveides aspektiem ir izpratne par trāpījumu testa rezultātiem un to efektīva izmantošana. Šis emuāra ieraksts sniedz visaptverošu ceļvedi trāpījumu testa rezultātu apstrādei, kas iegūti, izmantojot staru mešanu, ļaujot jums izveidot intuitīvu un saistošu lietotāja mijiedarbību savās WebXR ainās.

Kas ir staru mešana un kāpēc tā ir svarīga WebXR?

Staru mešana ir tehnika, ko izmanto, lai noteiktu, vai stars, kas nāk no noteikta punkta un virziena, krustojas ar objektiem 3D ainā. WebXR staru mešanu parasti izmanto, lai simulētu lietotāja skatienu vai virtuāla objekta trajektoriju. Kad stars krustojas ar reālās pasaules virsmu (AR) vai virtuālu objektu (VR), tiek ģenerēts trāpījumu testa rezultāts.

Trāpījumu testa rezultāti ir būtiski vairāku iemeslu dēļ:

• Virtuālo objektu izvietošana: AR trāpījumu testi ļauj precīzi novietot virtuālos objektus uz reālās pasaules virsmām, piemēram, galdiem, grīdām vai sienām.
• Lietotāja mijiedarbība: Izsekojot, kur lietotājs skatās vai rāda, trāpījumu testi ļauj mijiedarboties ar virtuāliem objektiem, piemēram, tos atlasīt, manipulēt vai aktivizēt.
• Navigācija: VR vidēs trāpījumu testus var izmantot navigācijas sistēmu ieviešanai, ļaujot lietotājiem teleportēties vai pārvietoties pa ainu, norādot uz konkrētām vietām.
• Sadursmju noteikšana: Trāpījumu testus var izmantot pamata sadursmju noteikšanai, nosakot, kad virtuāls objekts saduras ar citu objektu vai reālo pasauli.

Izpratne par WebXR Hit Test API

WebXR Hit Test API nodrošina nepieciešamos rīkus staru mešanas veikšanai un trāpījumu testa rezultātu iegūšanai. Šeit ir galveno jēdzienu un funkciju sadalījums:

XRRay

XRRay attēlo staru 3D telpā. To definē sākumpunkts un virziena vektors. Jūs varat izveidot XRRay, izmantojot metodi XRFrame.getPose(), kas atgriež izsekota ievades avota (piemēram, lietotāja galvas, rokas kontroliera) pozu. No pozas varat iegūt stara sākumpunktu un virzienu.

XRHitTestSource

XRHitTestSource attēlo trāpījumu testa rezultātu avotu. Jūs izveidojat trāpījumu testa avotu, izmantojot metodi XRSession.requestHitTestSource() vai XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Pirmā metode parasti tiek izmantota nepārtrauktai trāpījumu pārbaudei, pamatojoties uz pastāvīgu avotu, piemēram, lietotāja galvas pozīciju, savukārt otrā ir paredzēta īslaicīgiem ievades notikumiem, piemēram, pogu nospiešanai vai žestiem.

XRHitTestResult

XRHitTestResult attēlo vienu krustošanās punktu starp staru un virsmu. Tas satur informāciju par krustojumu, piemēram, attālumu no stara sākumpunkta līdz trāpījuma punktam un trāpījuma punkta pozu ainas atskaites sistēmā.

XRHitTestResult.getPose()

Šī metode atgriež trāpījuma punkta XRPose. Poza satur trāpījuma punkta pozīciju un orientāciju, ko var izmantot, lai novietotu virtuālus objektus vai veiktu citas transformācijas.

Trāpījumu testa rezultātu apstrāde: soli pa solim ceļvedis

Apskatīsim trāpījumu testa rezultātu iegūšanas un apstrādes procesu WebXR lietojumprogrammā. Šis piemērs pieņem, ka jūs izmantojat renderēšanas bibliotēku, piemēram, three.js vai Babylon.js.

1. Trāpījumu testa avota pieprasīšana

Vispirms jums jāpieprasa trāpījumu testa avots no XRSession. Tas parasti tiek darīts pēc sesijas sākšanās. Jums būs jānorāda koordinātu sistēma, kurā vēlaties saņemt trāpījumu testa rezultātus. Piemēram:

            let xrHitTestSource = null;

async function createHitTestSource(xrSession) {
  try {
    xrHitTestSource = await xrSession.requestHitTestSource({
      space: xrSession.viewerSpace // Or xrSession.local
    });
  } catch (error) {
    console.error("Failed to create hit test source: ", error);
  }
}

// Call this function after the XR session has started
// createHitTestSource(xrSession);

            

              
                Copy
              
            
          

Paskaidrojums:

• xrSession.requestHitTestSource(): Šī funkcija pieprasa trāpījumu testa avotu no XR sesijas.
• { space: xrSession.viewerSpace }: Šis norāda koordinātu sistēmu, kurā tiks atgriezti trāpījumu testa rezultāti. viewerSpace ir relatīvs attiecībā pret skatītāja pozīciju, savukārt local ir relatīvs attiecībā pret XR sākumpunktu. Jūs varat arī izmantot localFloor izsekošanai attiecībā pret grīdu.
• Kļūdu apstrāde: try...catch bloks nodrošina, ka kļūdas, kas rodas trāpījumu testa avota izveides laikā, tiek notvertas un reģistrētas.

2. Trāpījumu testa veikšana animācijas ciklā

Jūsu animācijas ciklā (funkcijā, kas renderē katru kadru) jums būs jāveic trāpījumu tests, izmantojot metodi XRFrame.getHitTestResults(). Šī metode atgriež XRHitTestResult objektu masīvu, kas attēlo visus ainā atrastos krustojumus.

            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
              
            
          

Paskaidrojums:

• frame.getViewerPose(xrSession.referenceSpace): Iegūst skatītāja (austiņu) pozu. Tas ir nepieciešams, lai zinātu, kur skatītājs atrodas un kur skatās.
• frame.getHitTestResults(xrHitTestSource): Veic trāpījumu testu, izmantojot iepriekš izveidoto trāpījumu testa avotu.
• hitTestResults.length > 0: Pārbauda, vai tika atrasti krustojumi.

3. Trāpījumu testa rezultātu apstrāde

Funkcija processHitTestResults() ir vieta, kur jūs apstrādāsiet trāpījumu testa rezultātus. Tas parasti ietver virtuāla objekta pozīcijas un orientācijas atjaunināšanu, pamatojoties uz trāpījuma punkta pozu.

            function processHitTestResults(hitTestResults) {
  const hit = hitTestResults[0]; // Get the first hit result
  const hitPose = hit.getPose(xrSession.referenceSpace);

  if (hitPose) {
    // Update the position and orientation of a virtual object
    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);

    // Show visual feedback (e.g., a circle) at the hit point
    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
              
            
          

Paskaidrojums:

• hitTestResults[0]: Iegūst pirmo trāpījumu testa rezultātu. Ja ir iespējami vairāki krustojumi, jums varētu būt nepieciešams iterēt cauri visam masīvam un izvēlēties vispiemērotāko rezultātu, pamatojoties uz jūsu lietojumprogrammas loģiku.
• hit.getPose(xrSession.referenceSpace): Iegūst trāpījuma punkta pozu norādītajā atskaites sistēmā.
• virtualObject.position.set(...) un virtualObject.quaternion.set(...): Atjaunina virtuāla objekta (piemēram, three.js Mesh) pozīciju un rotāciju (kvaternionu), lai tas atbilstu trāpījuma punkta pozai.
• Vizuālā atgriezeniskā saite: Piemērs ietver arī kodu, lai parādītu vizuālu atgriezenisko saiti trāpījuma punktā, piemēram, apli vai vienkāršu marķieri, lai palīdzētu lietotājam saprast, kur viņš mijiedarbojas ar ainu.

Uzlabotas trāpījumu testēšanas tehnikas

Papildus iepriekš minētajam pamata piemēram ir vairākas uzlabotas tehnikas, kuras varat izmantot, lai uzlabotu savas trāpījumu testēšanas implementācijas:

Trāpījumu testēšana ar īslaicīgu ievadi

Mijiedarbībām, ko izraisa īslaicīga ievade, piemēram, pogu nospiešana vai rokas žesti, varat izmantot metodi XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Šī metode izveido trāpījumu testa avotu, kas ir specifisks vienam ievades notikumam. Tas ir noderīgi, lai izvairītos no neparedzētām mijiedarbībām, kas balstītas uz nepārtrauktu trāpījumu testēšanu.

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

    const hitTestResults = await frame.getHitTestResultsForTransientInput(inputSource, {
      profile: 'generic-touchscreen', // Or the appropriate input profile
      space: xrSession.viewerSpace
    });

    if (hitTestResults.length > 0) {
      processHitTestResults(hitTestResults);
    }
  } catch (error) {
    console.error("Error during transient hit test: ", error);
  }
}

// Attach this function to your input select event listener
// xrSession.addEventListener('select', handleSelect);

            

              
                Copy
              
            
          

Trāpījumu testa rezultātu filtrēšana

Dažos gadījumos jūs varētu vēlēties filtrēt trāpījumu testa rezultātus, pamatojoties uz konkrētiem kritērijiem, piemēram, attālumu no stara sākumpunkta vai krustotās virsmas veidu. To var panākt, manuāli filtrējot XRHitTestResult masīvu pēc tā iegūšanas.

            function processHitTestResults(hitTestResults) {
  const filteredResults = hitTestResults.filter(result => {
    const hitPose = result.getPose(xrSession.referenceSpace);
    if (!hitPose) return false; // Skip if no 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; // Only consider hits within 2 meters
  });

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

    if (hitPose) {
      // Update object position based on the filtered result
      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
              
            
          

Dažādu atskaites sistēmu izmantošana

Atskaites sistēmas izvēle (viewerSpace, local, localFloor vai citas pielāgotas sistēmas) būtiski ietekmē to, kā tiek interpretēti trāpījumu testa rezultāti. Apsveriet sekojošo:

• viewerSpace: Nodrošina rezultātus attiecībā pret skatītāja pozīciju. Tas ir noderīgi, lai izveidotu mijiedarbības, kas ir tieši saistītas ar lietotāja skatienu.
• local: Nodrošina rezultātus attiecībā pret XR sākumpunktu (XR sesijas sākuma punktu). Tas ir piemērots, lai radītu pieredzes, kurās objekti paliek fiksēti fiziskajā vidē.
• localFloor: Līdzīgi kā local, bet Y ass ir saskaņota ar grīdu. Tas vienkāršo objektu novietošanas procesu uz grīdas.

Izvēlieties atskaites sistēmu, kas vislabāk atbilst jūsu lietojumprogrammas prasībām. Eksperimentējiet ar dažādām atskaites sistēmām, lai izprastu to uzvedību un ierobežojumus.

Trāpījumu testēšanas optimizācijas stratēģijas

Trāpījumu testēšana var būt skaitļošanas ziņā intensīvs process, īpaši sarežģītās ainās. Šeit ir dažas optimizācijas stratēģijas, kuras jāapsver:

• Ierobežojiet trāpījumu testu biežumu: Veiciet trāpījumu testus tikai tad, kad tas ir nepieciešams, nevis katrā kadrā. Piemēram, jūs varētu veikt trāpījumu testus tikai tad, kad lietotājs aktīvi mijiedarbojas ar ainu.
• Izmantojiet norobežojošo tilpumu hierarhiju (BVH): Ja veicat trāpījumu testus pret lielu skaitu objektu, apsveriet iespēju izmantot BVH, lai paātrinātu krustošanās aprēķinus. Bibliotēkas, piemēram, three.js un Babylon.js, nodrošina iebūvētas BVH implementācijas.
• Telpiskā sadalīšana: Sadaliet ainu mazākos reģionos un veiciet trāpījumu testus tikai pret tiem reģioniem, kuros, visticamāk, ir krustojumi. Tas var ievērojami samazināt pārbaudāmo objektu skaitu.
• Samaziniet poligonu skaitu: Vienkāršojiet savu modeļu ģeometriju, lai samazinātu pārbaudāmo poligonu skaitu. Tas var uzlabot veiktspēju, īpaši mobilajās ierīcēs.
• WebWorker: pārvietojiet aprēķinus uz web worker, lai nodrošinātu, ka trāpījumu testa process nebloķē galveno pavedienu.

Starpplatformu apsvērumi

WebXR mērķis ir būt starpplatformu, taču var būt nelielas atšķirības uzvedībā dažādās ierīcēs un pārlūkprogrammās. Paturot prātā sekojošo:

• Ierīces iespējas: Ne visas ierīces atbalsta visas WebXR funkcijas. Izmantojiet funkciju noteikšanu, lai noskaidrotu, kuras funkcijas ir pieejamas, un attiecīgi pielāgojiet savu lietojumprogrammu.
• Ievades profili: Dažādas ierīces var izmantot dažādus ievades profilus (piem., generic-touchscreen, hand-tracking, gamepad). Pārliecinieties, ka jūsu lietojumprogramma atbalsta vairākus ievades profilus un nodrošina atbilstošus rezerves mehānismus.
• Veiktspēja: Veiktspēja var ievērojami atšķirties dažādās ierīcēs. Optimizējiet savu lietojumprogrammu zemākās klases ierīcēm, kuras plānojat atbalstīt.
• Pārlūkprogrammu saderība: Pārliecinieties, ka jūsu lietotne ir pārbaudīta un darbojas galvenajās pārlūkprogrammās, piemēram, Chrome, Firefox un Edge.

Pasaules piemēri WebXR lietojumprogrammām, kas izmanto trāpījumu testēšanu

Šeit ir daži piemēri WebXR lietojumprogrammām, kas efektīvi izmanto trāpījumu testēšanu, lai radītu pārliecinošas un intuitīvas lietotāja pieredzes:

• IKEA Place (Zviedrija): Ļauj lietotājiem virtuāli izvietot IKEA mēbeles savās mājās, izmantojot AR. Trāpījumu testēšana tiek izmantota, lai precīzi novietotu mēbeles uz grīdas un citām virsmām.
• Sketchfab AR (Francija): Ļauj lietotājiem apskatīt 3D modeļus no Sketchfab papildinātajā realitātē. Trāpījumu testēšana tiek izmantota, lai novietotu modeļus reālajā pasaulē.
• Papildinātie attēli (Dažādi): Daudzas AR lietojumprogrammas izmanto attēlu izsekošanu kombinācijā ar trāpījumu testēšanu, lai piesaistītu virtuālo saturu konkrētiem attēliem vai marķieriem reālajā pasaulē.
• WebXR spēles (Visā pasaulē): Tiek izstrādātas daudzas spēles, izmantojot WebXR, no kurām daudzas paļaujas uz trāpījumu testēšanu objektu izvietošanai, mijiedarbībai un navigācijai.
• Virtuālās tūres (Visā pasaulē): Imersīvas ekskursijas pa vietām, muzejiem vai īpašumiem bieži izmanto trāpījumu testēšanu lietotāju navigācijai un interaktīviem elementiem virtuālajā vidē.

Noslēgums

WebXR trāpījumu testa rezultātu un staru mešanas apstrādes apgūšana ir būtiska, lai tīmeklī radītu pārliecinošas un intuitīvas AR un VR pieredzes. Izprotot pamatjēdzienus un pielietojot šajā emuāra ierakstā aprakstītās tehnikas, jūs varat veidot imersīvas lietojumprogrammas, kas nemanāmi sapludina virtuālo un reālo pasauli, vai radīt saistošas virtuālās vides ar dabisku un intuitīvu lietotāju mijiedarbību. Atcerieties optimizēt savu trāpījumu testēšanas implementāciju veiktspējas uzlabošanai un apsvērt starpplatformu saderību, lai nodrošinātu vienmērīgu pieredzi visiem lietotājiem. Tā kā WebXR ekosistēma turpina attīstīties, sagaidāmi turpmāki uzlabojumi un precizējumi trāpījumu testēšanas API, paverot vēl vairāk radošu iespēju imersīvai tīmekļa izstrādei. Vienmēr iepazīstieties ar jaunākajām WebXR specifikācijām un pārlūkprogrammu dokumentāciju, lai iegūtu visjaunāko informāciju.