Sledovanie vstupných zdrojov WebXR: Zvládnutie správy stavu ovládačov pre pohlcujúce zážitky

WebXR poskytuje výkonné API na vytváranie pohlcujúcich zážitkov virtuálnej a rozšírenej reality vo webových prehliadačoch. Kľúčovým aspektom pri tvorbe pútavých XR aplikácií je efektívne sledovanie a správa stavu vstupných zdrojov používateľa, predovšetkým ovládačov. Tento komplexný sprievodca sa podrobne zaoberá zložitosťami sledovania vstupných zdrojov WebXR, zameriava sa na správu stavu ovládačov a poskytuje praktické príklady, ktoré vám pomôžu vytvárať responzívne a intuitívne pohlcujúce zážitky.

Pochopenie vstupných zdrojov WebXR

V WebXR vstupný zdroj predstavuje akékoľvek zariadenie, ktoré umožňuje používateľovi interagovať s virtuálnym prostredím. Patria sem:

• Ovládače: Ručné zariadenia s tlačidlami, joystickmi a spúšťami.
• Ruky: Sledované polohy rúk pre priamu interakciu.
• Náhlavná súprava: Poloha a orientácia hlavy používateľa.
• Ostatné periférie: Zariadenia ako haptické vesty, sledovače nôh atď.

WebXR API poskytuje mechanizmy na detekciu, sledovanie a zisťovanie stavu týchto vstupných zdrojov, čo umožňuje vývojárom vytvárať pútavé a interaktívne XR aplikácie.

Udalosti vstupných zdrojov

WebXR odosiela niekoľko udalostí súvisiacich so vstupnými zdrojmi:

• `selectstart` a `selectend`: Označujú začiatok a koniec akcie výberu, zvyčajne spustenej stlačením tlačidla alebo spúšte.
• `squeezestart` a `squeezeend`: Označujú začiatok a koniec akcie stlačenia, bežne spájanej s uchopením alebo manipuláciou s objektmi.
• `inputsourceschange`: Spustí sa, keď sa zmenia dostupné vstupné zdroje (napr. pripojí alebo odpojí sa ovládač).

Počúvaním týchto udalostí môžete reagovať na akcie používateľa a podľa toho aktualizovať svoju aplikáciu. Napríklad:

            xrSession.addEventListener('inputsourceschange', (event) => {
  console.log('Input sources changed:', event.added, event.removed);
});

xrSession.addEventListener('selectstart', (event) => {
  const inputSource = event.inputSource;
  console.log('Select started by input source:', inputSource);
  // Handle the start of a selection action
});

xrSession.addEventListener('selectend', (event) => {
  const inputSource = event.inputSource;
  console.log('Select ended by input source:', inputSource);
  // Handle the end of a selection action
});

            

              
                Copy
              
            
          

Správa stavu ovládača: Jadro interakcie

Efektívna správa stavu ovládača je kľúčová pre vytváranie intuitívnych a responzívnych XR zážitkov. Zahŕňa nepretržité sledovanie polohy, orientácie, stlačenia tlačidiel a hodnôt osí ovládača a použitie týchto informácií na zodpovedajúcu aktualizáciu virtuálneho prostredia.

Zisťovanie stavu ovládača (Polling)

Primárnym spôsobom prístupu k stavu ovládača je cez objekt `XRFrame` počas spätného volania animačného snímku. V rámci tohto spätného volania môžete prechádzať dostupnými vstupnými zdrojmi a zisťovať ich aktuálny stav.

            function onXRFrame(time, frame) {
  const session = frame.session;
  const pose = frame.getViewerPose(xrReferenceSpace);

  if (pose) {
    for (const inputSource of session.inputSources) {
      if (inputSource && inputSource.gripSpace) {
        const inputPose = frame.getPose(inputSource.gripSpace, xrReferenceSpace);
        if (inputPose) {
          // Update the controller's visual representation
          updateController(inputSource, inputPose);

          //Check button states
          if (inputSource.gamepad) {
            handleGamepadInput(inputSource.gamepad);
          }
        }
      }
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Prístup k polohe ovládača

Metóda `frame.getPose(inputSource.gripSpace, xrReferenceSpace)` vracia objekt `XRPose`, ktorý predstavuje polohu a orientáciu ovládača v zadanom referenčnom priestore. `gripSpace` predstavuje ideálnu polohu pre držanie ovládača.

            function updateController(inputSource, pose) {
  const position = pose.transform.position;
  const orientation = pose.transform.orientation;

  // Update the controller's visual representation in your scene
  controllerMesh.position.set(position.x, position.y, position.z);
  controllerMesh.quaternion.set(orientation.x, orientation.y, orientation.z, orientation.w);
}

            

              
                Copy
              
            
          

To vám umožňuje synchronizovať virtuálnu reprezentáciu ovládača so skutočnými pohybmi ruky používateľa, čím sa vytvára pocit prítomnosti a pohltenia.

Čítanie vstupu z gamepadu

Väčšina XR ovládačov sprístupňuje svoje tlačidlá, spúšte a joysticky prostredníctvom štandardného Gamepad API. Vlastnosť `inputSource.gamepad` poskytuje prístup k objektu `Gamepad`, ktorý obsahuje informácie o vstupoch ovládača.

            function handleGamepadInput(gamepad) {
  for (let i = 0; i < gamepad.buttons.length; i++) {
    const button = gamepad.buttons[i];
    if (button.pressed) {
      // Button is currently pressed
      console.log(`Button ${i} is pressed`);
      // Perform an action based on the button pressed
      handleButtonPressed(i);
    }
  }

  for (let i = 0; i < gamepad.axes.length; i++) {
    const axisValue = gamepad.axes[i];
    // Axis value ranges from -1 to 1
    console.log(`Axis ${i} value: ${axisValue}`);
    // Use the axis value to control movement or other actions
    handleAxisMovement(i, axisValue);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Pole `gamepad.buttons` obsahuje objekty `GamepadButton`, z ktorých každý predstavuje tlačidlo na ovládači. Vlastnosť `pressed` udáva, či je tlačidlo aktuálne stlačené. Pole `gamepad.axes` obsahuje hodnoty reprezentujúce analógové osi ovládača, ako sú joysticky a spúšte. Tieto hodnoty sa zvyčajne pohybujú v rozmedzí od -1 do 1.

Spracovanie udalostí tlačidiel a osí

Namiesto jednoduchého kontrolovania aktuálneho stavu tlačidiel a osí je tiež dôležité sledovať, kedy sú tlačidlá stlačené a uvoľnené a kedy sa hodnoty osí výrazne zmenia. To sa dá dosiahnuť porovnaním aktuálneho stavu s predchádzajúcim stavom v každom snímku.

            let previousButtonStates = [];
let previousAxisValues = [];

function handleGamepadInput(gamepad) {
  for (let i = 0; i < gamepad.buttons.length; i++) {
    const button = gamepad.buttons[i];
    const previousState = previousButtonStates[i] || { pressed: false };

    if (button.pressed && !previousState.pressed) {
      // Button was just pressed
      console.log(`Button ${i} was just pressed`);
      handleButtonPress(i);
    } else if (!button.pressed && previousState.pressed) {
      // Button was just released
      console.log(`Button ${i} was just released`);
      handleButtonRelease(i);
    }

    previousButtonStates[i] = { pressed: button.pressed };
  }

  for (let i = 0; i < gamepad.axes.length; i++) {
    const axisValue = gamepad.axes[i];
    const previousValue = previousAxisValues[i] || 0;

    if (Math.abs(axisValue - previousValue) > 0.1) { // Threshold for significant change
      // Axis value has changed significantly
      console.log(`Axis ${i} value changed to: ${axisValue}`);
      handleAxisChange(i, axisValue);
    }

    previousAxisValues[i] = axisValue;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Tento prístup vám umožňuje spúšťať akcie iba vtedy, keď sú tlačidlá prvýkrát stlačené alebo uvoľnené, namiesto nepretržitého spúšťania, kým sú držané. Taktiež zabraňuje zbytočnému spracovaniu hodnôt osí, keď sa výrazne nezmenili.

Osvedčené postupy pre správu stavu ovládača

Tu je niekoľko osvedčených postupov, ktoré treba mať na pamäti pri správe stavu ovládača v WebXR:

• Optimalizujte výkon: Minimalizujte množstvo spracovania vykonávaného v spätnom volaní animačného snímku, aby ste udržali plynulú snímkovú frekvenciu. Vyhnite sa zložitým výpočtom alebo nadmernému vytváraniu objektov.
• Používajte vhodné prahové hodnoty: Pri detekcii zmien v hodnotách osí používajte vhodné prahové hodnoty, aby ste sa vyhli spúšťaniu akcií na základe drobných fluktuácií.
• Zvážte latenciu vstupu: XR aplikácie sú citlivé na latenciu vstupu. Minimalizujte oneskorenie medzi vstupom používateľa a zodpovedajúcou akciou vo virtuálnom prostredí.
• Poskytujte vizuálnu spätnú väzbu: Jasne signalizujte používateľovi, keď sú jeho akcie rozpoznané. To môže zahŕňať zvýraznenie objektov, prehrávanie zvukov alebo zobrazovanie animácií.
• Spracujte rôzne typy ovládačov: WebXR aplikácie by mali byť navrhnuté tak, aby fungovali s rôznymi typmi ovládačov. Použite detekciu funkcií na identifikáciu schopností každého ovládača a podľa toho prispôsobte interakciu.
• Prístupnosť: Navrhujte svoje XR zážitky tak, aby boli prístupné aj pre používateľov so zdravotným postihnutím. Zvážte alternatívne metódy vstupu a poskytnite možnosti prispôsobenia.

Pokročilé techniky

Haptická odozva

Haptická odozva môže výrazne zlepšiť pohlcujúci charakter XR zážitkov. Gamepad API poskytuje prístup k vlastnosti `vibrationActuator`, ktorá vám umožňuje spúšťať vibrácie na ovládači.

            if (gamepad.vibrationActuator) {
  gamepad.vibrationActuator.playEffect('dual-rumble', {
    startDelay: 0,
    duration: 100,
    weakMagnitude: 0.5,
    strongMagnitude: 0.5
  });
}

            

              
                Copy
              
            
          

To vám umožňuje poskytnúť používateľovi hmatovú spätnú väzbu v reakcii na jeho akcie, ako je dotyk virtuálneho objektu alebo výstrel zo zbrane.

Raycasting

Raycasting je bežná technika na určenie, na ktorý objekt používateľ mieri svojím ovládačom. Môžete vytvoriť lúč z polohy a orientácie ovládača a následne nájsť jeho priesečník s objektmi vo vašej scéne.

            // Example using three.js
const raycaster = new THREE.Raycaster();
const tempMatrix = new THREE.Matrix4();

tempMatrix.identity().extractRotation( controllerMesh.matrixWorld );
raycaster.ray.origin.setFromMatrixPosition( controllerMesh.matrixWorld );
raycaster.ray.direction.set( 0, 0, - 1 ).applyMatrix4( tempMatrix );

const intersects = raycaster.intersectObjects( scene.children );

if ( intersects.length > 0 ) {

  // User is pointing at an object
  const intersectedObject = intersects[ 0 ].object;
  //Do something with the intersected object

}

            

              
                Copy
              
            
          

To vám umožňuje implementovať interakcie, ako je výber objektov, spúšťanie akcií alebo zobrazovanie informácií o objekte, na ktorý používateľ mieri.

Sledovanie rúk

WebXR podporuje aj sledovanie rúk, čo vám umožňuje sledovať polohy rúk používateľa bez potreby ovládačov. To poskytuje prirodzenejší a intuitívnejší spôsob interakcie s virtuálnym prostredím.

Pre prístup k dátam zo sledovania rúk musíte pri vytváraní XR relácie požiadať o funkciu `hand-tracking`.

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

            

              
                Copy
              
            
          

Potom môžete pristupovať k kĺbom ruky prostredníctvom rozhrania `XRHand`.

            function onXRFrame(time, frame) {
  const session = frame.session;

  for (const inputSource of session.inputSources) {
    if (inputSource.hand) {
      for (let i = 0; i < inputSource.hand.length; i++) {
        const joint = inputSource.hand[i];
        const jointPose = frame.getPose(joint, xrReferenceSpace);

        if (jointPose) {
          // Update the joint's visual representation
          updateJoint(i, jointPose);
        }
      }
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Sledovanie rúk otvára širokú škálu možností pre vytváranie prirodzenejších a intuitívnejších XR interakcií, ako je uchopenie objektov, manipulácia s ovládacími prvkami a gestikulácia.

Aspekty internacionalizácie a prístupnosti

Pri vývoji WebXR aplikácií pre globálne publikum je nevyhnutné zvážiť internacionalizáciu (i18n) a prístupnosť (a11y).

Internacionalizácia

• Smer textu: Podpora smeru textu zľava doprava (LTR) aj sprava doľava (RTL).
• Formáty čísel a dátumov: Používanie vhodných formátov čísel a dátumov pre rôzne lokalizácie.
• Symboly mien: Správne zobrazovanie symbolov pre rôzne meny.
• Lokalizácia: Preklad textov a zdrojov vašej aplikácie do viacerých jazykov.

Napríklad, zvážte, ako by tlačidlo s nápisom „Select“ mohlo byť potrebné preložiť do španielčiny (Seleccionar), francúzštiny (Sélectionner) alebo japončiny (選択).

Prístupnosť

• Alternatívne metódy vstupu: Poskytnutie alternatívnych metód vstupu pre používateľov, ktorí nemôžu používať ovládače alebo sledovanie rúk.
• Prispôsobiteľné ovládanie: Umožnenie používateľom prispôsobiť si ovládanie podľa svojich preferencií.
• Vizuálne pomôcky: Poskytnutie vizuálnych pomôcok pre používateľov so slabým zrakom, ako sú témy s vysokým kontrastom a nastaviteľné veľkosti textu.
• Zvukové signály: Používanie zvukových signálov na poskytovanie spätnej väzby používateľom so zrakovým postihnutím.
• Titulky a skryté titulky: Poskytnutie titulkov a skrytých titulkov pre zvukový obsah.

Zvážte používateľa, ktorý môže mať obmedzenú mobilitu. Môže mu prospieť možnosť používať hlasové príkazy alebo sledovanie očí ako alternatívu k fyzickým ovládačom.

Príklady správy stavu ovládača v rôznych odvetviach

Správa stavu ovládača je životne dôležitá v rôznych odvetviach využívajúcich WebXR:

• Hry: Presný vstup z ovládača je nevyhnutný pre pohyb, mierenie a interakciu vo VR hrách. Haptická odozva zlepšuje herný zážitok a poskytuje vnemy pre akcie ako streľba alebo uchopenie.
• Vzdelávanie a školenia: V simuláciách lekárskych školení umožňuje presné sledovanie rúk chirurgom nacvičovať zložité postupy v realistickom virtuálnom prostredí. Ovládače môžu simulovať chirurgické nástroje a poskytovať haptickú spätnú väzbu na napodobenie odporu a textúry.
• Maloobchod: Virtuálne showroomy umožňujú zákazníkom interagovať s produktmi v 3D priestore. Ovládače umožňujú používateľom otáčať a približovať si položky, simulujúc tak zážitok z ich osobného skúmania. Napríklad, obchod s nábytkom vám môže umožniť umiestniť virtuálny nábytok do vášho domova pomocou AR.
• Výroba: Inžinieri môžu použiť XR na navrhovanie a kontrolu virtuálnych prototypov. Vstup z ovládača im umožňuje manipulovať s dielmi, testovať zostavy a identifikovať potenciálne problémy pred začatím fyzickej výroby.
• Nehnuteľnosti: Virtuálne prehliadky nehnuteľností umožňujú potenciálnym kupujúcim preskúmať domy na diaľku. Ovládače im umožňujú navigovať miestnosťami, otvárať dvere a skúmať detaily, akoby boli fyzicky prítomní. Medzinárodní kupujúci môžu preskúmať nehnuteľnosti bez nutnosti cestovať.

Záver

Zvládnutie správy stavu ovládača je nevyhnutné pre vytváranie pútavých a zaujímavých WebXR zážitkov. Porozumením WebXR API, dodržiavaním osvedčených postupov a skúmaním pokročilých techník môžete vytvárať pohlcujúce aplikácie, ktoré používateľom poskytujú intuitívne a responzívne interakcie. Nezabudnite zvážiť internacionalizáciu a prístupnosť, aby ste oslovili globálne publikum a zabezpečili, že vaše zážitky budú použiteľné pre všetkých. Keďže technológia WebXR sa neustále vyvíja, kľúčom k vytváraniu skutočne prelomových XR zážitkov bude udržiavanie kroku s najnovšími pokrokmi a osvedčenými postupmi.