Dog艂臋bne spojrzenie na wyniki test贸w trafie艅 WebXR i przetwarzanie ray casting, kluczowe dla tworzenia interaktywnych i intuicyjnych do艣wiadcze艅 AR/VR w sieci.
Wynik Testu Trafienia WebXR: Przetwarzanie Wynik贸w Ray Casting dla Do艣wiadcze艅 Immersyjnych
WebXR Device API otwiera ekscytuj膮ce mo偶liwo艣ci tworzenia immersyjnych do艣wiadcze艅 rzeczywisto艣ci rozszerzonej (AR) i wirtualnej rzeczywisto艣ci (VR) bezpo艣rednio w przegl膮darce. Jednym z fundamentalnych aspekt贸w budowania interaktywnych aplikacji WebXR jest zrozumienie i efektywne wykorzystanie wynik贸w test贸w trafie艅. Ten wpis na blogu zawiera kompleksowy przewodnik po przetwarzaniu wynik贸w test贸w trafie艅 uzyskanych za pomoc膮 ray casting, umo偶liwiaj膮c tworzenie intuicyjnych i anga偶uj膮cych interakcji u偶ytkownika w scenach WebXR.
Czym jest Ray Casting i dlaczego jest wa偶ny w WebXR?
Ray casting to technika u偶ywana do okre艣lenia, czy promie艅, wychodz膮cy z okre艣lonego punktu i kierunku, przecina si臋 z obiektami w scenie 3D. W WebXR, ray casting jest zazwyczaj u偶ywany do symulowania spojrzenia u偶ytkownika lub trajektorii wirtualnego obiektu. Kiedy promie艅 przecina si臋 z powierzchni膮 w 艣wiecie rzeczywistym (w AR) lub wirtualnym obiektem (w VR), generowany jest wynik testu trafienia.
Wyniki test贸w trafie艅 s膮 kluczowe z kilku powod贸w:
- Umieszczanie Wirtualnych Obiekt贸w: W AR, testy trafie艅 pozwalaj膮 dok艂adnie umieszcza膰 wirtualne obiekty na powierzchniach w 艣wiecie rzeczywistym, takich jak sto艂y, pod艂ogi lub 艣ciany.
- Interakcja U偶ytkownika: 艢ledz膮c, gdzie patrzy lub wskazuje u偶ytkownik, testy trafie艅 umo偶liwiaj膮 interakcje z wirtualnymi obiektami, takie jak wybieranie, manipulowanie lub aktywowanie ich.
- Nawigacja: W 艣rodowiskach VR, testy trafie艅 mog膮 by膰 u偶ywane do implementacji system贸w nawigacji, umo偶liwiaj膮c u偶ytkownikom teleportowanie si臋 lub poruszanie po scenie poprzez wskazywanie okre艣lonych lokalizacji.
- Wykrywanie Kolizji: Testy trafie艅 mog膮 by膰 u偶ywane do podstawowego wykrywania kolizji, okre艣laj膮c, kiedy wirtualny obiekt zderza si臋 z innym obiektem lub 艣wiatem rzeczywistym.
Zrozumienie WebXR Hit Test API
WebXR Hit Test API zapewnia niezb臋dne narz臋dzia do wykonywania ray casting i uzyskiwania wynik贸w test贸w trafie艅. Oto podzia艂 kluczowych koncepcji i funkcji:
XRRay
XRRay reprezentuje promie艅 w przestrzeni 3D. Jest on zdefiniowany przez punkt pocz膮tkowy i wektor kierunku. Mo偶esz utworzy膰 XRRay za pomoc膮 metody XRFrame.getPose(), kt贸ra zwraca poz臋 艣ledzonego 藕r贸d艂a wej艣ciowego (np. g艂owy u偶ytkownika, kontrolera d艂oni). Z pozy mo偶na wyprowadzi膰 pocz膮tek i kierunek promienia.
XRHitTestSource
XRHitTestSource reprezentuje 藕r贸d艂o wynik贸w test贸w trafie艅. 殴r贸d艂o testu trafie艅 tworzy si臋 za pomoc膮 metody XRSession.requestHitTestSource() lub XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Pierwsza metoda jest og贸lnie u偶ywana do ci膮g艂ego testowania trafie艅 w oparciu o trwa艂e 藕r贸d艂o, takie jak pozycja g艂owy u偶ytkownika, podczas gdy druga jest przeznaczona do przej艣ciowych zdarze艅 wej艣ciowych, takich jak naci艣ni臋cia przycisk贸w lub gesty.
XRHitTestResult
XRHitTestResult reprezentuje pojedynczy punkt przeci臋cia mi臋dzy promieniem a powierzchni膮. Zawiera informacje o przeci臋ciu, takie jak odleg艂o艣膰 od pocz膮tku promienia do punktu trafienia i pozycja punktu trafienia w przestrzeni odniesienia sceny.
XRHitTestResult.getPose()
Ta metoda zwraca XRPose punktu trafienia. Poza zawiera pozycj臋 i orientacj臋 punktu trafienia, kt贸re mo偶na wykorzysta膰 do umieszczania wirtualnych obiekt贸w lub wykonywania innych transformacji.
Przetwarzanie Wynik贸w Test贸w Trafie艅: Przewodnik Krok po Kroku
Przejd藕my przez proces uzyskiwania i przetwarzania wynik贸w test贸w trafie艅 w aplikacji WebXR. Ten przyk艂ad zak艂ada, 偶e u偶ywasz biblioteki renderuj膮cej, takiej jak three.js lub Babylon.js.
1. 呕膮danie 殴r贸d艂a Testu Trafienia
Najpierw musisz za偶膮da膰 藕r贸d艂a testu trafienia od XRSession. Zwykle odbywa si臋 to po uruchomieniu sesji. Nale偶y okre艣li膰 uk艂ad wsp贸艂rz臋dnych, w kt贸rym maj膮 by膰 zwracane wyniki testu trafienia. Na przyk艂ad:
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);
Wyja艣nienie:
xrSession.requestHitTestSource(): Ta funkcja 偶膮da 藕r贸d艂a testu trafienia z sesji XR.{ space: xrSession.viewerSpace }: To okre艣la uk艂ad wsp贸艂rz臋dnych, w kt贸rym b臋d膮 zwracane wyniki testu trafienia.viewerSpacejest wzgl臋dna wzgl臋dem pozycji przegl膮daj膮cego, alocaljest wzgl臋dna wzgl臋dem pocz膮tku XR. Mo偶esz tak偶e u偶y膰localFloordo 艣ledzenia wzgl臋dem pod艂ogi.- Obs艂uga b艂臋d贸w: Blok
try...catchzapewnia, 偶e b艂臋dy podczas tworzenia 藕r贸d艂a testu trafienia s膮 przechwytywane i rejestrowane.
2. Wykonywanie Testu Trafienia w P臋tli Animacji
Wewn膮trz p臋tli animacji (funkcja, kt贸ra renderuje ka偶d膮 klatk臋) nale偶y wykona膰 test trafienia za pomoc膮 metody XRFrame.getHitTestResults(). Ta metoda zwraca tablic臋 obiekt贸w XRHitTestResult, reprezentuj膮cych wszystkie przeci臋cia znalezione w scenie.
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);
}
Wyja艣nienie:
frame.getViewerPose(xrSession.referenceSpace): Pobiera poz臋 przegl膮daj膮cego (zestawu s艂uchawkowego). Jest to konieczne, aby wiedzie膰, gdzie jest przegl膮daj膮cy i gdzie patrzy.frame.getHitTestResults(xrHitTestSource): Wykonuje test trafienia przy u偶yciu wcze艣niej utworzonego 藕r贸d艂a testu trafienia.hitTestResults.length > 0: Sprawdza, czy znaleziono jakie艣 przeci臋cia.
3. Przetwarzanie Wynik贸w Testu Trafienia
Funkcja processHitTestResults() jest miejscem, w kt贸rym b臋dziesz obs艂ugiwa膰 wyniki testu trafienia. Zazwyczaj wi膮偶e si臋 to z aktualizacj膮 pozycji i orientacji wirtualnego obiektu na podstawie pozy punktu trafienia.
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;
}
}
Wyja艣nienie:
hitTestResults[0]: Pobiera pierwszy wynik testu trafienia. Je艣li mo偶liwe jest wiele przeci臋膰, mo偶e by膰 konieczne iterowanie po ca艂ej tablicy i wybranie najbardziej odpowiedniego wyniku na podstawie logiki aplikacji.hit.getPose(xrSession.referenceSpace): Pobiera poz臋 punktu trafienia w okre艣lonej przestrzeni odniesienia.virtualObject.position.set(...)ivirtualObject.quaternion.set(...): Aktualizuj膮 pozycj臋 i rotacj臋 (kwaternion) wirtualnego obiektu (np.Meshthree.js), aby pasowa艂y do pozy punktu trafienia.- Informacje zwrotne wizualne: Przyk艂ad zawiera r贸wnie偶 kod do wy艣wietlania informacji zwrotnych wizualnych w punkcie trafienia, takich jak okr膮g lub prosty znacznik, aby pom贸c u偶ytkownikowi zrozumie膰, gdzie wchodzi w interakcj臋 ze scen膮.
Zaawansowane Techniki Testowania Trafie艅
Opr贸cz podstawowego przyk艂adu powy偶ej, istnieje kilka zaawansowanych technik, kt贸rych mo偶esz u偶y膰, aby ulepszy膰 implementacje testowania trafie艅:
Testowanie Trafie艅 z Przej艣ciowym Wej艣ciem
W przypadku interakcji wyzwalanych przez przej艣ciowe wej艣cie, takie jak naci艣ni臋cia przycisk贸w lub gesty d艂oni, mo偶na u偶y膰 metody XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Ta metoda tworzy 藕r贸d艂o testu trafienia, kt贸re jest specyficzne dla pojedynczego zdarzenia wej艣ciowego. Jest to przydatne, aby unikn膮膰 niezamierzonych interakcji opartych na ci膮g艂ym testowaniu trafie艅.
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);
Filtrowanie Wynik贸w Testu Trafienia
W niekt贸rych przypadkach mo偶esz chcie膰 filtrowa膰 wyniki testu trafienia na podstawie okre艣lonych kryteri贸w, takich jak odleg艂o艣膰 od pocz膮tku promienia lub rodzaj powierzchni, kt贸ra zosta艂a przeci臋ta. Mo偶na to osi膮gn膮膰, r臋cznie filtruj膮c tablic臋 XRHitTestResult po jej uzyskaniu.
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);
}
}
}
U偶ywanie R贸偶nych Przestrzeni Odniesienia
Wyb贸r przestrzeni odniesienia (viewerSpace, local, localFloor lub inne niestandardowe przestrzenie) znacz膮co wp艂ywa na spos贸b interpretacji wynik贸w testu trafienia. Rozwa偶 nast臋puj膮ce kwestie:
- viewerSpace: Zapewnia wyniki wzgl臋dne wzgl臋dem pozycji przegl膮daj膮cego. Jest to przydatne do tworzenia interakcji, kt贸re s膮 bezpo艣rednio zwi膮zane ze spojrzeniem u偶ytkownika.
- local: Zapewnia wyniki wzgl臋dne wzgl臋dem pocz膮tku XR (punktu pocz膮tkowego sesji XR). Jest to odpowiednie do tworzenia do艣wiadcze艅, w kt贸rych obiekty pozostaj膮 nieruchome w 艣rodowisku fizycznym.
- localFloor: Podobne do
local, ale o艣 Y jest wyr贸wnana z pod艂og膮. Upraszcza to proces umieszczania obiekt贸w na pod艂odze.
Wybierz przestrze艅 odniesienia, kt贸ra najlepiej pasuje do wymaga艅 Twojej aplikacji. Eksperymentuj z r贸偶nymi przestrzeniami odniesienia, aby zrozumie膰 ich zachowanie i ograniczenia.
Strategie Optymalizacji Testowania Trafie艅
Testowanie trafie艅 mo偶e by膰 procesem wymagaj膮cym du偶ej mocy obliczeniowej, szczeg贸lnie w z艂o偶onych scenach. Oto kilka strategii optymalizacji do rozwa偶enia:
- Ogranicz Cz臋stotliwo艣膰 Test贸w Trafie艅: Wykonuj testy trafie艅 tylko wtedy, gdy jest to konieczne, a nie co klatk臋. Na przyk艂ad mo偶esz wykonywa膰 testy trafie艅 tylko wtedy, gdy u偶ytkownik aktywnie wchodzi w interakcj臋 ze scen膮.
- U偶yj Hierarchii Obj臋to艣ci Ograniczaj膮cych (BVH): Je艣li wykonujesz testy trafie艅 na du偶ej liczbie obiekt贸w, rozwa偶 u偶ycie BVH, aby przyspieszy膰 obliczenia przeci臋膰. Biblioteki takie jak three.js i Babylon.js zapewniaj膮 wbudowane implementacje BVH.
- Partycjonowanie Przestrzenne: Podziel scen臋 na mniejsze regiony i wykonuj testy trafie艅 tylko w regionach, kt贸re prawdopodobnie zawieraj膮 przeci臋cia. Mo偶e to znacznie zmniejszy膰 liczb臋 obiekt贸w, kt贸re nale偶y sprawdzi膰.
- Zmniejsz Liczb臋 Wielok膮t贸w: Upro艣膰 geometri臋 swoich modeli, aby zmniejszy膰 liczb臋 wielok膮t贸w, kt贸re nale偶y przetestowa膰. Mo偶e to poprawi膰 wydajno艣膰, szczeg贸lnie na urz膮dzeniach mobilnych.
- WebWorker: Przenie艣 obliczenia do web workera, aby upewni膰 si臋, 偶e proces testowania trafie艅 nie blokuje w膮tku g艂贸wnego.
Uwagi Dotycz膮ce Wielu Platform
WebXR ma by膰 wieloplatformowy, ale mog膮 wyst臋powa膰 subtelne r贸偶nice w zachowaniu na r贸偶nych urz膮dzeniach i przegl膮darkach. Pami臋taj o nast臋puj膮cych kwestiach:
- Mo偶liwo艣ci Urz膮dzenia: Nie wszystkie urz膮dzenia obs艂uguj膮 wszystkie funkcje WebXR. U偶yj wykrywania funkcji, aby okre艣li膰, kt贸re funkcje s膮 dost臋pne, i odpowiednio dostosuj aplikacj臋.
- Profile Wej艣ciowe: R贸偶ne urz膮dzenia mog膮 u偶ywa膰 r贸偶nych profili wej艣ciowych (np. generic-touchscreen, hand-tracking, gamepad). Upewnij si臋, 偶e Twoja aplikacja obs艂uguje wiele profili wej艣ciowych i zapewnia odpowiednie mechanizmy rezerwowe.
- Wydajno艣膰: Wydajno艣膰 mo偶e si臋 znacznie r贸偶ni膰 na r贸偶nych urz膮dzeniach. Zoptymalizuj swoj膮 aplikacj臋 pod k膮tem urz膮dze艅 z najni偶szej p贸艂ki, kt贸re planujesz obs艂ugiwa膰.
- Kompatybilno艣膰 z Przegl膮darkami: Upewnij si臋, 偶e Twoja aplikacja jest testowana i dzia艂a w g艂贸wnych przegl膮darkach, takich jak Chrome, Firefox i Edge.
Globalne Przyk艂ady Aplikacji WebXR U偶ywaj膮cych Testowania Trafie艅
Oto kilka przyk艂ad贸w aplikacji WebXR, kt贸re skutecznie wykorzystuj膮 testowanie trafie艅 do tworzenia atrakcyjnych i intuicyjnych do艣wiadcze艅 u偶ytkownika:
- IKEA Place (Szwecja): Pozwala u偶ytkownikom wirtualnie umieszcza膰 meble IKEA w swoich domach za pomoc膮 AR. Testowanie trafie艅 s艂u偶y do dok艂adnego ustawiania mebli na pod艂odze i innych powierzchniach.
- Sketchfab AR (Francja): Umo偶liwia u偶ytkownikom przegl膮danie modeli 3D ze Sketchfab w AR. Testowanie trafie艅 s艂u偶y do umieszczania modeli w 艣wiecie rzeczywistym.
- Obrazy Rozszerzone (R贸偶ne): Wiele aplikacji AR u偶ywa 艣ledzenia obraz贸w w po艂膮czeniu z testowaniem trafie艅, aby zakotwiczy膰 wirtualn膮 zawarto艣膰 do okre艣lonych obraz贸w lub znacznik贸w w 艣wiecie rzeczywistym.
- Gry WebXR (Globalne): Tworzonych jest wiele gier przy u偶yciu WebXR, z kt贸rych wiele opiera si臋 na testowaniu trafie艅 w celu umieszczania obiekt贸w, interakcji i nawigacji.
- Wirtualne Wycieczki (Globalne): Immersyjne wycieczki po lokalizacjach, muzeach lub nieruchomo艣ciach cz臋sto wykorzystuj膮 testowanie trafie艅 do nawigacji u偶ytkownika i interaktywnych element贸w w 艣rodowisku wirtualnym.
Podsumowanie
Opanowanie wynik贸w test贸w trafie艅 WebXR i przetwarzania ray casting jest niezb臋dne do tworzenia atrakcyjnych i intuicyjnych do艣wiadcze艅 AR i VR w sieci. Rozumiej膮c podstawowe koncepcje i stosuj膮c techniki opisane w tym wpisie na blogu, mo偶esz tworzy膰 immersyjne aplikacje, kt贸re p艂ynnie 艂膮cz膮 艣wiaty wirtualny i rzeczywisty, lub tworzy膰 anga偶uj膮ce 艣rodowiska wirtualne z naturalnymi i intuicyjnymi interakcjami u偶ytkownika. Pami臋taj, aby zoptymalizowa膰 implementacj臋 testowania trafie艅 pod k膮tem wydajno艣ci i wzi膮膰 pod uwag臋 kompatybilno艣膰 z wieloma platformami, aby zapewni膰 p艂ynne dzia艂anie wszystkim u偶ytkownikom. W miar臋 jak ekosystem WebXR ewoluuje, spodziewaj si臋 dalszych ulepsze艅 i udoskonale艅 interfejsu API testowania trafie艅, otwieraj膮c jeszcze wi臋cej kreatywnych mo偶liwo艣ci dla immersyjnego rozwoju sieci. Zawsze sprawdzaj najnowsze specyfikacje WebXR i dokumentacj臋 przegl膮darki, aby uzyska膰 najbardziej aktualne informacje.