En djupdykning i WebXR:s trÀfftestresultat och strÄlgjutningsbearbetning, avgörande för att skapa interaktiva och intuitiva AR- och VR-upplevelser pÄ webben.
WebXR Hit Test-resultat: Bearbetning av strÄlgjutningsresultat för uppslukande upplevelser
WebXR Device API öppnar upp spÀnnande möjligheter för att skapa uppslukande upplevelser av förstÀrkt verklighet (AR) och virtuell verklighet (VR) direkt i webblÀsaren. En av de grundlÀggande aspekterna med att bygga interaktiva WebXR-applikationer Àr att förstÄ och effektivt anvÀnda trÀfftestresultat. Det hÀr blogginlÀgget ger en omfattande guide till att bearbeta trÀfftestresultat som erhÄllits genom strÄlgjutning, vilket gör det möjligt för dig att skapa intuitiva och engagerande anvÀndarinteraktioner i dina WebXR-scener.
Vad Àr strÄlgjutning och varför Àr det viktigt i WebXR?
StrÄlgjutning Àr en teknik som anvÀnds för att avgöra om en strÄle, som utgÄr frÄn en specifik punkt och riktning, korsar objekt i en 3D-scen. I WebXR anvÀnds strÄlgjutning typiskt för att simulera anvÀndarens blick eller banan för ett virtuellt objekt. NÀr strÄlen korsar en verklig yta (i AR) eller ett virtuellt objekt (i VR), genereras ett trÀfftestresultat.
TrÀfftestresultat Àr avgörande av flera skÀl:
- Placering av virtuella objekt: I AR tillÄter trÀfftester dig att noggrant placera virtuella objekt pÄ verkliga ytor, sÄsom bord, golv eller vÀggar.
- AnvÀndarinteraktion: Genom att spÄra var anvÀndaren tittar eller pekar, möjliggör trÀfftester interaktioner med virtuella objekt, sÄsom att vÀlja, manipulera eller aktivera dem.
- Navigering: I VR-miljöer kan trÀfftester anvÀndas för att implementera navigeringssystem, vilket tillÄter anvÀndare att teleportera eller röra sig runt i scenen genom att peka pÄ specifika platser.
- Kollisionsdetektering: TrÀfftester kan anvÀndas för grundlÀggande kollisionsdetektering, för att avgöra nÀr ett virtuellt objekt kolliderar med ett annat objekt eller den verkliga vÀrlden.
FörstÄ WebXR Hit Test API
WebXR Hit Test API tillhandahÄller de nödvÀndiga verktygen för att utföra strÄlgjutning och erhÄlla trÀfftestresultat. HÀr Àr en uppdelning av nyckelkoncepten och funktionerna:
XRRay
En XRRay representerar en strÄle i 3D-rymden. Den definieras av en ursprungspunkt och en riktningsvektor. Du kan skapa en XRRay med hjÀlp av metoden XRFrame.getPose(), som returnerar posen för en spÄrad inmatningskÀlla (t.ex. anvÀndarens huvud, en handkontroll). FrÄn posen kan du hÀrleda strÄlens ursprung och riktning.
XRHitTestSource
En XRHitTestSource representerar en kÀlla för trÀfftestresultat. Du skapar en trÀfftestkÀlla med metoderna XRSession.requestHitTestSource() eller XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Den första metoden anvÀnds generellt för kontinuerlig trÀfftestning baserat pÄ en ihÄllande kÀlla, sÄsom anvÀndarens huvudposition, medan den andra Àr avsedd för transienta inmatningshÀndelser, som knapptryckningar eller gester.
XRHitTestResult
En XRHitTestResult representerar en enda skÀrningspunkt mellan strÄlen och en yta. Den innehÄller information om skÀrningspunkten, sÄsom avstÄndet frÄn strÄlens ursprung till trÀffpunkten och posen för trÀffpunkten i scenens referensrum.
XRHitTestResult.getPose()
Denna metod returnerar XRPose för trÀffpunkten. Posen innehÄller positionen och orienteringen för trÀffpunkten, som kan anvÀndas för att placera virtuella objekt eller utföra andra transformationer.
Bearbetning av trÀfftestresultat: En steg-för-steg-guide
LÄt oss gÄ igenom processen för att erhÄlla och bearbeta trÀfftestresultat i en WebXR-applikation. Detta exempel antar att du anvÀnder ett renderingsbibliotek som three.js eller Babylon.js.
1. BegÀra en trÀfftestkÀlla
Först mÄste du begÀra en trÀfftestkÀlla frÄn XRSession. Detta görs typiskt efter att sessionen har startats. Du mÄste specificera det koordinatsystem i vilket du vill att trÀfftestresultaten ska returneras. Till exempel:
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);
Förklaring:
xrSession.requestHitTestSource(): Denna funktion begÀr en trÀfftestkÀlla frÄn XR-sessionen.{ space: xrSession.viewerSpace }: Detta specificerar koordinatsystemet i vilket trÀfftestresultaten kommer att returneras.viewerSpaceÀr relativt betraktarens position, medanlocalÀr relativt XR-ursprunget. Du kan ocksÄ anvÀndalocalFloorför spÄrning relativt golvet.- Felhantering:
try...catch-blocket sÀkerstÀller att fel under skapandet av trÀfftestkÀllan fÄngas och loggas.
2. Utföra trÀfftestet i animationsloopen
Inne i din animationsloop (funktionen som renderar varje bildruta) mÄste du utföra trÀfftestet med metoden XRFrame.getHitTestResults(). Denna metod returnerar en array med XRHitTestResult-objekt, som representerar alla skÀrningar som hittats i scenen.
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);
}
Förklaring:
frame.getViewerPose(xrSession.referenceSpace): HÀmtar posen för betraktaren (headsetet). Detta Àr nödvÀndigt för att veta var betraktaren Àr och vart den tittar.frame.getHitTestResults(xrHitTestSource): Utför trÀfftestet med den tidigare skapade trÀfftestkÀllan.hitTestResults.length > 0: Kontrollerar om nÄgra skÀrningar hittades.
3. Bearbetning av trÀfftestresultaten
Funktionen processHitTestResults() Àr dÀr du hanterar resultaten av trÀfftestet. Detta innebÀr typiskt att uppdatera positionen och orienteringen för ett virtuellt objekt baserat pÄ trÀffpunktens pose.
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;
}
}
Förklaring:
hitTestResults[0]: HÀmtar det första trÀfftestresultatet. Om flera skÀrningar Àr möjliga, kan du behöva iterera genom hela arrayen och vÀlja det lÀmpligaste resultatet baserat pÄ din applikationslogik.hit.getPose(xrSession.referenceSpace): HÀmtar posen för trÀffpunkten i det specificerade referensrummet.virtualObject.position.set(...)ochvirtualObject.quaternion.set(...): Uppdaterar positionen och rotationen (kvaternionen) för ett virtuellt objekt (t.ex. en three.jsMesh) för att matcha trÀffpunktens pose.- Visuell feedback: Exemplet inkluderar ocksÄ kod för att visa visuell feedback vid trÀffpunkten, sÄsom en cirkel eller en enkel markör, för att hjÀlpa anvÀndaren att förstÄ var de interagerar med scenen.
Avancerade trÀfftesttekniker
Utöver det grundlÀggande exemplet ovan finns det flera avancerade tekniker du kan anvÀnda för att förbÀttra dina trÀfftestimplementeringar:
TrÀfftestning med transient inmatning
För interaktioner som utlöses av transient inmatning, sÄsom knapptryckningar eller handgester, kan du anvÀnda metoden XRSession.requestHitTestSourceForTransientInput(). Denna metod skapar en trÀfftestkÀlla som Àr specifik för en enskild inmatningshÀndelse. Detta Àr anvÀndbart för att undvika oavsiktliga interaktioner baserade pÄ kontinuerlig trÀfftestning.
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);
Filtrering av trÀfftestresultat
I vissa fall kanske du vill filtrera trÀfftestresultat baserat pÄ specifika kriterier, sÄsom avstÄndet frÄn strÄlens ursprung eller typen av yta som korsades. Du kan uppnÄ detta genom att manuellt filtrera arrayen XRHitTestResult efter att ha erhÄllit den.
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);
}
}
}
AnvÀnda olika referensrum
Valet av referensrum (viewerSpace, local, localFloor eller andra anpassade rum) pÄverkar avsevÀrt hur trÀfftestresultat tolkas. TÀnk pÄ följande:
- viewerSpace: Ger resultat relativt betraktarens position. Detta Àr anvÀndbart för att skapa interaktioner som Àr direkt kopplade till anvÀndarens blick.
- local: Ger resultat relativt XR-ursprunget (startpunkten för XR-sessionen). Detta Àr lÀmpligt för att skapa upplevelser dÀr objekt förblir fixerade i den fysiska miljön.
- localFloor: Liknar
local, men Y-axeln Àr i linje med golvet. Detta förenklar processen att placera objekt pÄ golvet.
VÀlj det referensrum som bÀst överensstÀmmer med din applikations krav. Experimentera med olika referensrum för att förstÄ deras beteende och begrÀnsningar.
Optimeringsstrategier för trÀfftestning
TrÀfftestning kan vara en berÀkningsintensiv process, sÀrskilt i komplexa scener. HÀr Àr nÄgra optimeringsstrategier att övervÀga:
- BegrÀnsa frekvensen för trÀfftester: Utför trÀfftester endast vid behov, snarare Àn varje bildruta. Till exempel kan du utföra trÀfftester endast nÀr anvÀndaren aktivt interagerar med scenen.
- AnvÀnd en Bounding Volume Hierarchy (BVH): Om du utför trÀfftester mot ett stort antal objekt, övervÀg att anvÀnda en BVH för att accelerera skÀrningsberÀkningarna. Bibliotek som three.js och Babylon.js tillhandahÄller inbyggda BVH-implementeringar.
- Spatial partitionering: Dela upp scenen i mindre regioner och utför trÀfftester endast mot de regioner som sannolikt innehÄller skÀrningar. Detta kan avsevÀrt minska antalet objekt som behöver kontrolleras.
- Minska polygonantalet: Förenkla geometrin i dina modeller för att minska antalet polygoner som behöver testas. Detta kan förbÀttra prestanda, sÀrskilt pÄ mobila enheter.
- WebWorker: avlasta berÀkningen till en web worker för att sÀkerstÀlla att trÀfftestprocessen inte lÄser huvudtrÄden.
TvÀrplattformskonsiderationer
WebXR strÀvar efter att vara plattformsoberoende, men det kan finnas subtila skillnader i beteende mellan olika enheter och webblÀsare. TÀnk pÄ följande:
- Enhetsfunktioner: Alla enheter stöder inte alla WebXR-funktioner. AnvÀnd funktionsdetektering för att avgöra vilka funktioner som Àr tillgÀngliga och anpassa din applikation dÀrefter.
- Inmatningsprofiler: Olika enheter kan anvÀnda olika inmatningsprofiler (t.ex. generic-touchscreen, hand-tracking, gamepad). Se till att din applikation stöder flera inmatningsprofiler och tillhandahÄller lÀmpliga reservmekanismer.
- Prestanda: Prestanda kan variera avsevÀrt mellan olika enheter. Optimera din applikation för de lÀgst presterande enheter du planerar att stödja.
- WebblÀsarkompatibilitet: Se till att din app testas och fungerar i stora webblÀsare som Chrome, Firefox och Edge.
Globala exempel pÄ WebXR-applikationer som anvÀnder trÀfftestning
HÀr Àr nÄgra exempel pÄ WebXR-applikationer som effektivt anvÀnder trÀfftestning för att skapa övertygande och intuitiva anvÀndarupplevelser:
- IKEA Place (Sverige): TillÄter anvÀndare att virtuellt placera IKEA-möbler i sina hem med hjÀlp av AR. TrÀfftestning anvÀnds för att noggrant positionera möblerna pÄ golvet och andra ytor.
- Sketchfab AR (Frankrike): Gör det möjligt för anvÀndare att visa 3D-modeller frÄn Sketchfab i AR. TrÀfftestning anvÀnds för att placera modellerna i den verkliga vÀrlden.
- FörstÀrkta bilder (Olika): MÄnga AR-applikationer anvÀnder bildspÄrning i kombination med trÀfftestning för att förankra virtuellt innehÄll till specifika bilder eller markörer i den verkliga vÀrlden.
- WebXR-spel (Globalt): Ett flertal spel utvecklas med WebXR, varav mÄnga förlitar sig pÄ trÀfftestning för objektplacering, interaktion och navigering.
- Virtuella turer (Globalt): Uppslukande turer av platser, museer eller fastigheter anvÀnder ofta trÀfftestning för anvÀndarnavigering och interaktiva element i den virtuella miljön.
Slutsats
Att behÀrska WebXR-trÀfftestresultat och strÄlgjutningsbearbetning Àr avgörande för att skapa övertygande och intuitiva AR- och VR-upplevelser pÄ webben. Genom att förstÄ de underliggande koncepten och tillÀmpa de tekniker som beskrivs i detta blogginlÀgg kan du bygga uppslukande applikationer som sömlöst blandar de virtuella och verkliga vÀrldarna, eller skapa engagerande virtuella miljöer med naturliga och intuitiva anvÀndarinteraktioner. Kom ihÄg att optimera din trÀfftestimplementering för prestanda och övervÀga plattformskompatibilitet för att sÀkerstÀlla en smidig upplevelse för alla anvÀndare. Eftersom WebXR-ekosystemet fortsÀtter att utvecklas, förvÀnta dig ytterligare framsteg och förfiningar av trÀfftest-API:et, vilket öppnar upp Ànnu fler kreativa möjligheter för uppslukande webbutveckling. Konsultera alltid de senaste WebXR-specifikationerna och webblÀsardokumentationen för den mest uppdaterade informationen.