WebXR-inndatakilder: Mestre kontroller- og håndsporing for immersive opplevelser

WebXR tilbyr kraftige verktøy for å skape immersive virtuelle og utvidede virkelighetsopplevelser direkte i nettleseren. Et kritisk aspekt ved enhver immersiv applikasjon er måten brukere interagerer med den virtuelle verdenen på. WebXR gir robust støtte for ulike inndatakilder, primært kontrollere og håndsporing. Å forstå hvordan man utnytter disse inndatametodene er avgjørende for å skape intuitive og engasjerende opplevelser for et globalt publikum.

Forståelse av WebXR-inndatakilder

I WebXR representerer en inndatakilde en fysisk enhet eller metode som brukes til å interagere med det virtuelle miljøet. Disse inndatakildene kan variere fra enkle gamepad-lignende kontrollere til sofistikerte håndsporingssystemer. Hver inndatakilde gir en strøm av data som utviklere kan bruke til å kontrollere objekter, navigere i scenen og utløse handlinger innenfor XR-opplevelsen.

Typer inndatakilder

• Kontrollere: Fysiske enheter med knapper, joysticker, triggere og styreplater som brukere holder og manipulerer. Kontrollere er en vanlig og pålitelig inndatametode for VR-opplevelser.
• Håndsporing: Bruker kameraer og datasynalgoritmer for å oppdage og spore brukerens hender i 3D-rom. Dette gir mulighet for naturlige og intuitive interaksjoner med det virtuelle miljøet.
• Andre inndatakilder: Selv om det er mindre vanlig, kan WebXR også støtte andre inndatakilder som hodesporing (ved bruk av blikkbasert interaksjon) og stemmegjenkjenning.

Arbeide med kontrollere i WebXR

Kontrollere er en bredt støttet og relativt enkel inndatakilde for WebXR-utvikling. De tilbyr en balanse mellom presisjon og brukervennlighet, noe som gjør dem egnet for et bredt spekter av applikasjoner.

Oppdage og få tilgang til kontrollere

WebXR API-et gir hendelser for å varsle utviklere når nye inndatakilder kobles til eller fra. Hendelsen xr.session.inputsourceschange er den primære måten å oppdage endringer i tilgjengelige inndatakilder på.

            xrSession.addEventListener('inputsourceschange', (event) => {
  // Ny inndatakilde tilkoblet
  event.added.forEach(inputSource => {
    console.log('New input source:', inputSource);
    // Håndter den nye inndatakilden
  });

  // Inndatakilde frakoblet
  event.removed.forEach(inputSource => {
    console.log('Input source removed:', inputSource);
    // Håndter den frakoblede inndatakilden
  });
});

            

              
                Copy
              
            
          

Når en inndatakilde er oppdaget, kan du få tilgang til dens egenskaper for å bestemme dens kapabiliteter og hvordan du interagerer med den. inputSource.profiles-arrayet inneholder en liste over standardiserte profiler som beskriver kontrollerens layout og funksjonalitet. Vanlige profiler inkluderer 'generic-trigger', 'oculus-touch' og 'google-daydream'.

Hente kontrollerdata

For å få den nåværende tilstanden til en kontroller (f.eks. knappetrykk, joystick-posisjoner, trigger-verdier), må du bruke metoden XRFrame.getControllerState(). Denne metoden returnerer et XRInputSourceState-objekt som inneholder kontrollerens nåværende inndataverdier.

            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; // Hopp over håndsporing

      const inputSourceState = frame.getControllerState(inputSource);

      if (inputSourceState) {
        // Få tilgang til knappetilstander
        for (const button of inputSourceState.buttons) {
          if (button.pressed) {
            // Håndter knappetrykk-hendelse
            console.log('Button pressed:', button);
          }
        }

        // Få tilgang til akseverdier (f.eks. joystick-posisjoner)
        for (const axis of inputSourceState.axes) {
          console.log('Axis value:', axis);
          // Bruk akseverdi til å kontrollere bevegelse eller andre handlinger
        }

         //Få tilgang til klemmetilstand (hvis tilgjengelig)
         if (inputSourceState.squeeze != null) {
          if(inputSourceState.squeeze.pressed) {
             console.log("Squeeze pressed");
          }
         }
      }
    }
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Visualisere kontrollerens tilstedeværelse

Det er viktig å gi visuell tilbakemelding til brukeren for å indikere tilstedeværelsen og posisjonen til kontrollerne deres i den virtuelle verdenen. Du kan oppnå dette ved å lage 3D-modeller av kontrollerne og oppdatere deres posisjoner og orienteringer basert på kontrollerens posisjon.

            const inputSources = xrSession.inputSources;
for (const inputSource of inputSources) {
    if (inputSource.hand) continue; // Hopp over håndsporing
    const gripPose = frame.getPose(inputSource.gripSpace, xrReferenceSpace);
    if (gripPose) {
        // Oppdater kontrollermodellens posisjon og rotasjon
        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);
    }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Eksempel: Kontrollerbasert interaksjon – Teleportering

Et vanlig bruksområde for kontrollere er teleportering, som lar brukere bevege seg raskt i det virtuelle miljøet. Her er et forenklet eksempel på hvordan man implementerer teleportering ved hjelp av en kontrollertrigger:

            // Sjekk om trigger-knappen er trykket inn
if (inputSourceState.buttons[0].pressed) {
  // Utfør teleporteringslogikk
  const targetPosition = calculateTeleportLocation();
  xrReferenceSpace = xrSession.requestReferenceSpace('local-floor', { position: targetPosition });
}

            

              
                Copy
              
            
          

Utnytte kraften i håndsporing i WebXR

Håndsporing tilbyr en mer naturlig og intuitiv interaksjonsmetode sammenlignet med kontrollere. Det lar brukere direkte manipulere virtuelle objekter, lage gester og interagere med miljøet ved hjelp av sine egne hender.

Aktivere håndsporing

Håndsporing krever at man ber om den valgfrie funksjonen 'hand-tracking' når man oppretter WebXR-sesjonen.

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

            

              
                Copy
              
            
          

Få tilgang til hånddata

Når håndsporing er aktivert, kan du få tilgang til hånddataene gjennom egenskapen inputSource.hand. Denne egenskapen returnerer et XRHand-objekt, som representerer brukerens hånd. XRHand-objektet gir tilgang til posisjonene og orienteringene til leddene i hånden, som fingertupper, knoker og håndflate.

            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; // Hopp over kontrollere

      // Hent XRHand-objektet
      const hand = inputSource.hand;

      // Iterer gjennom leddene i hånden
      for (let i = 0; i < hand.length; i++) {
        const jointSpace = hand[i];

        // Hent posisjonen til leddet
        const jointPose = frame.getPose(jointSpace, xrReferenceSpace);

        if (jointPose) {
          // Få tilgang til leddets posisjon og orientering
          const jointPosition = jointPose.transform.position;
          const jointOrientation = jointPose.transform.orientation;

          // Oppdater posisjonen og rotasjonen til en 3D-modell som representerer leddet
          jointModels[i].position.set(jointPosition.x, jointPosition.y, jointPosition.z);
          jointModels[i].quaternion.set(jointOrientation.x, jointOrientation.y, jointOrientation.z, jointOrientation.w);
        }
      }
    }
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Visualisere håndens tilstedeværelse

I likhet med kontrollere er det avgjørende å gi visuell tilbakemelding til brukeren for å representere hendene deres i den virtuelle verdenen. Du kan oppnå dette ved å lage 3D-modeller av hånden og oppdatere deres posisjoner og orienteringer basert på håndsporingsdataene. Alternativt kan du bruke enklere visualiseringer som kuler eller kuber for å representere leddposisjonene.

Eksempel: Håndbasert interaksjon – Gripe objekter

Et av de vanligste og mest intuitive bruksområdene for håndsporing er å gripe og manipulere virtuelle objekter. Her er et forenklet eksempel på hvordan man implementerer objektsgriping ved hjelp av håndsporing:

            // Sjekk om en finger er nær et objekt
if (distanceBetweenFingerAndObject < threshold) {
  // Grip objektet
  grabbedObject = object;
  grabbedObject.parent = handJointModel; // Fest objektet til håndleddmodellen
}

// Når fingeren beveger seg bort fra objektet
if (distanceBetweenFingerAndObject > threshold) {
  // Slipp objektet
  grabbedObject.parent = null; // Løsne objektet fra hånden
  // Bruk hastighet på objektet basert på håndens bevegelse
  grabbedObject.velocity.set(handVelocity.x, handVelocity.y, handVelocity.z);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Beste praksis for utvikling av WebXR-inndata

For å skape fengslende og brukervennlige WebXR-opplevelser er det viktig å følge disse beste praksisene:

• Gi tydelig visuell tilbakemelding: Gi alltid visuell tilbakemelding til brukeren for å indikere tilstedeværelsen og tilstanden til deres inndataenheter (kontrollere eller hender).
• Prioriter intuitive interaksjoner: Design interaksjoner som føles naturlige og intuitive for brukeren. Vurder å bruke håndsporing for oppgaver som involverer direkte manipulasjon og kontrollere for oppgaver som krever mer presisjon eller komplekse kontroller.
• Optimaliser for ytelse: Håndsporing og kontrollerinndata kan være ytelseskrevende. Optimaliser koden din for å minimere forsinkelser og sikre en jevn og responsiv opplevelse. Vurder å bruke teknikker som objektpooling og LOD (Level of Detail) for å forbedre ytelsen.
• Håndter inndatahendelser effektivt: Unngå å utføre kostbare operasjoner direkte i hendelseshåndtererne for inndata. I stedet kan du sette inndatahendelsene i kø og behandle dem i en egen tråd eller ved hjelp av requestAnimationFrame for å unngå å blokkere hovedgjengivelsestråden.
• Støtt flere inndatakilder: Tilby reservemekanismer for brukere som ikke har tilgang til håndsporing eller spesifikke kontrollertyper. Vurder å la brukere bytte mellom ulike inndatametoder basert på deres preferanser og tilgjengelig maskinvare.
• Tilgjengelighet: Design din XR-opplevelse med tilgjengelighet i tankene. Tilby alternative inndatametoder for brukere med nedsatt funksjonsevne, som stemmestyring eller blikkbasert interaksjon. Sørg for at alle interaksjoner kommuniseres tydelig gjennom visuelle og auditive signaler.

Globale hensyn for inndatadesign

Når man designer WebXR-opplevelser for et globalt publikum, er det viktig å ta hensyn til kulturelle forskjeller og tilgjengelighetskrav. Her er noen nøkkelfaktorer å huske på:

• Kulturelle forskjeller i gjenkjenning av gester: Gester kan ha ulik betydning i forskjellige kulturer. Unngå å bruke gester som kan være støtende eller misforstått i visse regioner. Vurder å tilby alternative interaksjonsmetoder eller la brukere tilpasse gest-tilordningene. For eksempel er en tommel-opp-gest positiv i mange vestlige kulturer, men kan være støtende i deler av Midtøsten og Sør-Amerika.
• Variasjoner i håndstørrelse og -form: Håndsporingsalgoritmer kan måtte tilpasses for å imøtekomme variasjoner i håndstørrelse og -form på tvers av ulike populasjoner. Tilby kalibreringsalternativer for å la brukere finjustere håndsporingen til sine spesifikke håndegenskaper.
• Språk og lokalisering: Sørg for at all tekst og alle lydsignaler er riktig lokalisert for forskjellige språk. Vurder å bruke ikonbaserte grensesnitt for å minimere behovet for tekstlokalisering.
• Tilgjengelighet for brukere med nedsatt funksjonsevne: Design din XR-opplevelse med tilgjengelighet i tankene fra starten av. Tilby alternative inndatametoder for brukere med nedsatt funksjonsevne, som stemmestyring, blikkbasert interaksjon eller brytertilgang. Sørg for at alle interaksjoner kommuniseres tydelig gjennom visuelle og auditive signaler. Vurder å tilby alternativer for å tilpasse størrelsen og fargen på tekst og ikoner for å forbedre synligheten.
• Maskinvaretilgjengelighet og kostnad: Vær oppmerksom på tilgjengeligheten og kostnaden for XR-maskinvare i forskjellige regioner. Design opplevelsen din for å være kompatibel med et bredt spekter av enheter, inkludert rimeligere mobile VR-headset og smarttelefoner med utvidet virkelighet.

Konklusjon

Å mestre WebXR-inndatakilder, inkludert kontrollere og håndsporing, er essensielt for å skape fengslende og intuitive immersive opplevelser. Ved å forstå kapabilitetene til hver inndatametode og følge beste praksis for interaksjonsdesign, kan du lage XR-applikasjoner som er engasjerende, tilgjengelige og underholdende for et globalt publikum. Ettersom WebXR-teknologien fortsetter å utvikle seg, kan vi forvente å se enda mer sofistikerte inndatametoder dukke opp, noe som ytterligere visker ut grensene mellom den fysiske og den virtuelle verdenen.

Ved å være oppmerksom på detaljene i brukerinteraksjon og innlemme disse beste praksisene, kan utviklere skape WebXR-opplevelser som er genuint immersive, intuitive og tilgjengelige for brukere over hele verden. Fremtiden for XR er lys, og med fokus på gjennomtenkt og brukersentrert design, kan vi frigjøre det fulle potensialet til denne transformative teknologien.