WebXR zaznavanje ravnin: Obvladovanje prepoznavanja površin in AR postavitve za globalno občinstvo

WebXR ponuja zmogljiv prehod za ustvarjanje privlačnih izkušenj obogatene resničnosti (AR) neposredno v spletnih brskalnikih. Temeljni kamen mnogih AR aplikacij je zaznavanje ravnin, ki vaši aplikaciji omogoča razumevanje resničnega okolja in brezhibno integracijo virtualne vsebine. Ta objava na blogu ponuja obsežen vodnik po WebXR zaznavanju ravnin, osredotočen na prepoznavanje površin, tehnike postavljanja v AR in najboljše prakse za ustvarjanje vključujočih in zmogljivih izkušenj, ki odmevajo pri globalnem občinstvu.

Kaj je WebXR zaznavanje ravnin?

Zaznavanje ravnin je postopek prepoznavanja in razumevanja ravnih površin v uporabnikovem fizičnem okolju z uporabo senzorjev naprave (običajno kamere in senzorjev gibanja). WebXR izkorišča te vhode senzorjev skupaj z algoritmi računalniškega vida za lociranje in sledenje vodoravnim in navpičnim ravninam, kot so tla, mize, stene in celo stropi.

Ko je ravnina zaznana, lahko aplikacija WebXR te informacije uporabi za:

• Zasidranje virtualnih predmetov v resnični svet, da se zdijo, kot da so resnično prisotni v okolju.
• Omogočanje interaktivnih izkušenj, kjer lahko uporabniki manipulirajo z virtualnimi predmeti v odnosu do resničnih površin.
• Zagotavljanje realistične osvetlitve in senc na podlagi zaznanega okolja.
• Implementacijo zaznavanja trkov med virtualnimi predmeti in resničnimi površinami.

Zakaj je zaznavanje ravnin pomembno za WebXR?

Zaznavanje ravnin je ključno za ustvarjanje prepričljivih in verodostojnih AR izkušenj. Brez njega bi virtualni predmeti preprosto lebdeli v prostoru, ločeni od uporabnikove okolice, kar bi porušilo iluzijo obogatene resničnosti.

Z natančnim zaznavanjem in razumevanjem površin vam zaznavanje ravnin omogoča ustvarjanje AR aplikacij, ki so:

• Poglobljene: Virtualni predmeti dajejo občutek, da so resnično del resničnega sveta.
• Interaktivne: Uporabniki lahko na naraven in intuitiven način sodelujejo z virtualnimi predmeti.
• Uporabne: AR aplikacije lahko ponudijo praktične rešitve za resnične probleme, kot je vizualizacija pohištva v sobi ali merjenje razdalj med predmeti.
• Dostopne: WebXR in zaznavanje ravnin omogočata AR izkušnje, ki so na voljo na različnih napravah, ne da bi uporabniki morali prenesti namensko aplikacijo.

Kako deluje WebXR zaznavanje ravnin

WebXR zaznavanje ravnin običajno vključuje naslednje korake:

1. Zahtevanje sledenja ravninam: Aplikacija WebXR zahteva dostop do AR zmožnosti naprave, vključno s sledenjem ravninam.
2. Pridobivanje XRFrame: V vsakem okvirju aplikacija pridobi objekt `XRFrame`, ki zagotavlja informacije o trenutnem stanju AR seje, vključno s položajem kamere in zaznanimi ravninami.
3. Poizvedovanje po sledenih ravninah (TrackedPlanes): Objekt `XRFrame` vsebuje seznam objektov `XRPlane`, od katerih vsak predstavlja zaznano ravnino v prizoru.
4. Analiziranje podatkov XRPlane: Vsak objekt `XRPlane` zagotavlja informacije o ravnini:
• Usmerjenost: Ali je ravnina vodoravna ali navpična.
• Položaj: Položaj ravnine v 3D svetu.
• Razsežnosti: Širina in višina ravnine.
• Poligon: Mejni poligon, ki predstavlja obliko zaznane ravnine.
• Čas zadnje spremembe: Časovni žig, ki označuje, kdaj so bile lastnosti ravnine nazadnje posodobljene.
5. Izrisovanje in interakcija: Aplikacija uporablja te informacije za izrisovanje virtualnih predmetov na zaznanih ravninah in omogočanje uporabniške interakcije.

API-ji za zaznavanje ravnin WebXR in primeri kode

Poglejmo si nekaj primerov kode z uporabo JavaScripta in priljubljene knjižnice WebXR, kot je Three.js:

Inicializacija seje WebXR in zahtevanje sledenja ravninam

Najprej morate zahtevati poglobljeno AR sejo in določiti, da želite slediti zaznanim ravninam:

            
async function initXR() {
  if (navigator.xr) {
    const supported = await navigator.xr.isSessionSupported('immersive-ar');
    if (supported) {
      try {
        session = await navigator.xr.requestSession('immersive-ar', { 
          requiredFeatures: ['plane-detection'] 
        });
        // Setup WebGL renderer and other scene elements
      } catch (error) {
        console.error("Error initializing XR session:", error);
      }
    } else {
      console.log('immersive-ar not supported');
    }
  } else {
    console.log('WebXR not supported');
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Upravljanje z XRFrame in sledenimi ravninami (TrackedPlanes)

Znotraj vaše animacijske zanke boste morali dostopati do `XRFrame` in iterirati skozi zaznane ravnine:

            
function animate(time, frame) {
  if (frame) {
    const glLayer = session.renderState.baseLayer;
    renderer.render(scene, camera);

    const xrViewerPose = frame.getViewerPose(xrRefSpace);
    if (xrViewerPose) {
      // Update camera position/rotation based on xrViewerPose

      const planes = session.getWorldInformation().detectedPlanes;
      if (planes) {
        for (const plane of planes) {
          // Access plane data and update the corresponding mesh in your scene
          updatePlaneMesh(plane);
        }
      }
    }
  }
  session.requestAnimationFrame(animate);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ustvarjanje mreže (Mesh) za vsako zaznano ravnino

Za vizualizacijo zaznanih ravnin lahko ustvarite preprosto mrežo (npr. `THREE.Mesh`) in posodobite njeno geometrijo na podlagi razsežnosti in poligona `XRPlane`. Morda boste morali uporabiti pomožno funkcijo, ki pretvori točke poligona v ustrezno obliko geometrije za vaš mehanizem za izrisovanje.

            
function updatePlaneMesh(plane) {
  if (!planeMeshes.has(plane.id)) {
    // Create a new mesh if it doesn't exist
    const geometry = new THREE.PlaneGeometry(plane.width, plane.height);
    const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00, wireframe: true });
    const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);
    mesh.userData.plane = plane;

    scene.add(mesh);
    planeMeshes.set(plane.id, mesh);
  } else {
    // Update the existing mesh's geometry based on plane extents.
    const mesh = planeMeshes.get(plane.id);
    const planeGeometry = mesh.geometry;
    planeGeometry.width = plane.width;
    planeGeometry.height = plane.height;
    planeGeometry.needsUpdate = true;

    //Position and orientation of the plane.
    const pose = frame.getPose(plane.planeSpace, xrRefSpace);
    mesh.position.set(pose.transform.position.x,pose.transform.position.y,pose.transform.position.z);
    mesh.quaternion.set(pose.transform.orientation.x,pose.transform.orientation.y,pose.transform.orientation.z,pose.transform.orientation.w);
  }


}

            

              
                Copy
              
            
          

Tehnike postavljanja v AR: Sidranje virtualnih predmetov

Ko ste zaznali ravnine, lahko nanje zasidrate virtualne predmete. To vključuje postavitev virtualnih predmetov v pravilen položaj in usmerjenost glede na zaznano ravnino. To lahko dosežete na več načinov:

Slednje žarkov (Raycasting)

Slednje žarkov vključuje oddajanje žarka iz uporabnikove naprave (običajno iz središča zaslona) v prizor. Če žarek seka zaznano ravnino, lahko presečišče uporabite za pozicioniranje virtualnega predmeta. To uporabniku omogoča, da se dotakne zaslona in postavi predmet na želeno površino.

            
function placeObject(x, y) {
  const raycaster = new THREE.Raycaster();
  const mouse = new THREE.Vector2();

  mouse.x = (x / renderer.domElement.clientWidth) * 2 - 1;
  mouse.y = -(y / renderer.domElement.clientHeight) * 2 + 1;

  raycaster.setFromCamera(mouse, camera);

  const intersects = raycaster.intersectObjects(scene.children, true); //Recursively search for intersections.

  if (intersects.length > 0) {
    // Place the object at the intersection point
    const intersection = intersects[0];
    const newObject = createVirtualObject();
    newObject.position.copy(intersection.point);

    //Adjust orientation of the object as required
    newObject.quaternion.copy(camera.quaternion);
    scene.add(newObject);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Uporaba API-ja za preverjanje zadetkov (Hit-Test API), če je na voljo

WebXR Hit-Test API ponuja bolj neposreden način iskanja presečišč med žarkom in resničnim svetom. Omogoča vam, da oddate žarek iz uporabnikovega pogleda in pridobite seznam objektov `XRHitResult`, od katerih vsak predstavlja presečišče z resnično površino. To je učinkoviteje in natančneje kot zanašanje zgolj na zaznane ravnine.

            
async function createHitTestSource() {
  hitTestSource = await session.requestHitTestSource({
    space: xrRefSpace
  });
}

function placeObjectAtHit() {
  if (hitTestSource) {
    const hitTestResults = frame.getHitTestResults(hitTestSource);
    if (hitTestResults.length > 0) {
      const hit = hitTestResults[0];
      const pose = hit.getPose(xrRefSpace);

      // Create or update the virtual object
      const newObject = createVirtualObject();
      newObject.position.set(pose.transform.position.x,pose.transform.position.y,pose.transform.position.z);
      newObject.quaternion.set(pose.transform.orientation.x,pose.transform.orientation.y,pose.transform.orientation.z,pose.transform.orientation.w);
      scene.add(newObject);
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Sidranje na meje ravnine

Za pozicioniranje predmetov vzdolž robov ali znotraj zaznane ravnine lahko uporabite tudi poligon, ki predstavlja mejo ravnine. To je lahko koristno za postavljanje virtualnih predmetov v določeni konfiguraciji glede na ravnino.

Optimizacija zaznavanja ravnin WebXR za globalne naprave

Aplikacije WebXR morajo delovati tekoče na širokem naboru naprav, od vrhunskih pametnih telefonov do manj zmogljivih mobilnih naprav. Optimizacija vaše implementacije zaznavanja ravnin je ključna za zagotavljanje dobre uporabniške izkušnje na različnih strojnih konfiguracijah.

Premisleki glede zmogljivosti

• Omejite število ravnin: Sledenje preveč ravninam je lahko računsko potratno. Razmislite o omejitvi števila ravnin, ki jih vaša aplikacija aktivno spremlja, ali pa dajte prednost ravninam, ki so najbližje uporabniku.
• Optimizirajte geometrijo mrež ravnin: Uporabite učinkovite predstavitve geometrije za mreže ravnin. Izogibajte se prekomernim podrobnostim ali nepotrebnim točkam.
• Uporabite WebAssembly: Razmislite o uporabi WebAssembly (WASM) za izvajanje računsko intenzivnih nalog, kot so algoritmi za zaznavanje ravnin ali prilagojene rutine računalniškega vida. WASM lahko zagotovi znatne izboljšave zmogljivosti v primerjavi z JavaScriptom.
• Zmanjšajte obremenitev izrisovanja: Optimizacija izrisovanja celotnega prizora, vključno z virtualnimi predmeti in mrežami ravnin, je ključnega pomena. Uporabite tehnike, kot so raven podrobnosti (LOD), zakrivanje (occlusion culling) in stiskanje tekstur, da zmanjšate delovno obremenitev izrisovanja.
• Profilirajte in optimizirajte: Redno profilirajte svojo aplikacijo z orodji za razvijalce v brskalniku, da prepoznate ozka grla zmogljivosti. Optimizirajte svojo kodo na podlagi rezultatov profiliranja.

Združljivost med platformami

• Zaznavanje zmožnosti: Uporabite zaznavanje zmožnosti, da preverite, ali naprava podpira zaznavanje ravnin, preden ga poskusite uporabiti. Zagotovite rezervne mehanizme ali alternativne izkušnje za naprave, ki ne podpirajo zaznavanja ravnin.
• ARCore in ARKit: Implementacije WebXR se običajno zanašajo na osnovna AR ogrodja, kot sta ARCore (za Android) in ARKit (za iOS). Zavedajte se razlik v zmožnostih in zmogljivosti zaznavanja ravnin med temi ogrodji.
• Optimizacije za posamezne naprave: Razmislite o implementaciji optimizacij za posamezne naprave, da izkoristite edinstvene zmožnosti različnih naprav.

Premisleki glede dostopnosti

Bistveno je, da so WebXR AR izkušnje dostopne tudi uporabnikom s posebnimi potrebami. Pri zaznavanju ravnin upoštevajte naslednje:

• Vizualna povratna informacija: Zagotovite jasno vizualno povratno informacijo, ko je ravnina zaznana, na primer z osvetlitvijo ravnine z izrazito barvo ali vzorcem. To lahko pomaga uporabnikom s slabšim vidom razumeti okolje.
• Zvočna povratna informacija: Zagotovite zvočno povratno informacijo, ki označuje, kdaj je ravnina zaznana, na primer z zvočnim učinkom ali besednim opisom usmerjenosti in velikosti ravnine.
• Alternativne metode vnosa: Poleg gest na dotik zagotovite alternativne metode vnosa za postavljanje virtualnih predmetov, kot so glasovni ukazi ali vnos s tipkovnico.
• Prilagodljiva postavitev: Uporabnikom omogočite prilagajanje položaja in usmerjenosti virtualnih predmetov, da ustrezajo njihovim individualnim potrebam in preferencam.

Najboljše prakse za globalni razvoj zaznavanja ravnin WebXR

Razvoj aplikacij za zaznavanje ravnin WebXR za globalno občinstvo zahteva skrbno upoštevanje kulturnih razlik, jezikovne podpore in različnih zmožnosti naprav. Tukaj je nekaj najboljših praks:

• Lokalizacija: Lokalizirajte besedilno in zvočno vsebino vaše aplikacije za podporo različnim jezikom. Uporabite ustrezne oblike zapisa datumov in številk za različne regije.
• Kulturna občutljivost: Bodite pozorni na kulturne razlike v tem, kako uporabniki dojemajo in komunicirajo z AR izkušnjami. Izogibajte se uporabi kulturno občutljivih simbolov ali podob.
• Dostopnost: Sledite smernicam za dostopnost, da zagotovite, da je vaša aplikacija uporabna za ljudi s posebnimi potrebami.
• Optimizacija zmogljivosti: Optimizirajte delovanje vaše aplikacije, da zagotovite tekoče delovanje na širokem naboru naprav.
• Testiranje: Temeljito preizkusite svojo aplikacijo na različnih napravah in v različnih okoljih, da prepoznate in odpravite morebitne težave. V proces testiranja vključite uporabnike iz različnih regij in kulturnih okolij.
• Zasebnost: Uporabnikom jasno sporočite, kako se uporabljajo njihovi podatki, in zagotovite skladnost z ustreznimi predpisi o zasebnosti.
• Zagotovite jasna navodila: Zagotovite jasna in jedrnata navodila za uporabo aplikacije, pri čemer upoštevajte različne stopnje tehničnega znanja.

Primeri aplikacij za zaznavanje ravnin WebXR

Zaznavanje ravnin WebXR se lahko uporablja za ustvarjanje širokega spektra AR aplikacij, vključno z:

• Vizualizacija pohištva: Uporabnikom omogoča vizualizacijo, kako bi pohištvo izgledalo v njihovih domovih pred nakupom. IKEA Place je znan primer.
• Igre: Ustvarja poglobljene AR igralne izkušnje, kjer virtualni liki in predmeti komunicirajo z resničnim svetom.
• Izobraževanje: Ponuja interaktivne izobraževalne izkušnje, kjer lahko učenci raziskujejo 3D modele in simulacije v svojem okolju. Na primer, vizualizacija sončnega sistema na mizi.
• Industrijske aplikacije: Omogoča delavcem vizualizacijo navodil, načrtov in drugih informacij neposredno v njihovem vidnem polju, kar izboljšuje učinkovitost in natančnost.
• Maloprodaja: Strankam omogoča, da pred nakupom preizkusijo virtualna oblačila ali dodatke. Sephora Virtual Artist je dober primer.
• Orodja za merjenje: Uporabnikom omogoča merjenje razdalj in površin v resničnem svetu z uporabo njihovih mobilnih naprav.

Prihodnost zaznavanja ravnin WebXR

Zaznavanje ravnin WebXR je področje, ki se hitro razvija. Ker naprave postajajo zmogljivejše in se algoritmi računalniškega vida izboljšujejo, lahko v prihodnosti pričakujemo še bolj natančne in robustne zmožnosti zaznavanja ravnin. Nekateri možni prihodnji razvoji vključujejo:

• Izboljšana natančnost zaznavanja ravnin: Natančnejše in robustnejše zaznavanje ravnin, tudi v zahtevnih okoljih.
• Semantično razumevanje: Sposobnost razumevanja semantičnega pomena zaznanih ravnin, kot je razlikovanje med različnimi vrstami površin (npr. les, kovina, steklo).
• Rekonstrukcija prizora: Sposobnost ustvarjanja 3D modela celotnega okolja, ne le ravnih površin.
• Zaznavanje ravnin s pomočjo umetne inteligence: Izkoriščanje umetne inteligence in strojnega učenja za izboljšanje zmogljivosti in natančnosti zaznavanja ravnin.
• Integracija s storitvami v oblaku: Integracija s storitvami v oblaku za omogočanje sodelovalnih AR izkušenj in deljenih virtualnih prostorov.

Zaključek

Zaznavanje ravnin WebXR je zmogljiva tehnologija, ki omogoča ustvarjanje poglobljenih in interaktivnih AR izkušenj neposredno v spletnih brskalnikih. Z obvladovanjem tehnik prepoznavanja površin in postavljanja v AR lahko razvijalci ustvarijo prepričljive aplikacije, ki odmevajo pri globalnem občinstvu. Z upoštevanjem optimizacije zmogljivosti, dostopnosti in kulturne občutljivosti lahko zagotovite, da so vaše aplikacije WebXR uporabne in prijetne za ljudi z vsega sveta.

Ker se tehnologija WebXR še naprej razvija, bo zaznavanje ravnin igralo vse pomembnejšo vlogo pri oblikovanju prihodnosti obogatene resničnosti. Nadaljujte z eksperimentiranjem, ostanite radovedni in premikajte meje mogočega z WebXR!