Хіт-тестування у WebXR: Посібник з розміщення AR-об'єктів у Метавсесвіті

Метавсесвіт стрімко розвивається, і доповнена реальність (AR) відіграє вирішальну роль у формуванні його майбутнього. WebXR, веб-платформа для імерсивних вражень, дає змогу розробникам створювати кросплатформні AR-додатки, які можуть працювати безпосередньо в браузері. Одним із найфундаментальніших аспектів створення захопливих AR-вражень є можливість реалістично розміщувати віртуальні об'єкти у фізичному середовищі користувача. Саме тут у гру вступає хіт-тестування.

Що таке хіт-тестування у WebXR?

Хіт-тестування, в контексті WebXR, — це процес визначення, чи перетинається промінь, випущений з точки зору користувача, з реальною поверхнею. Ця точка перетину надає просторові координати, необхідні для точного позиціонування віртуальних об'єктів та створення ілюзії їхньої безшовної інтеграції в оточення користувача. Уявіть, що ви розміщуєте віртуальний стілець у своїй вітальні через камеру телефону — хіт-тестування робить це можливим.

По суті, це дозволяє вашому WebXR-додатку відповісти на питання: "Якщо я направлю свій пристрій на певне місце, в яку реальну поверхню влучає віртуальний промінь мого пристрою?" Відповідь надає 3D-координати (X, Y, Z) та орієнтацію цієї поверхні.

Чому хіт-тестування важливе для AR?

Хіт-тестування є критично важливим з кількох причин:

• Реалістичне розміщення об'єктів: Без хіт-тестування віртуальні об'єкти плавали б у просторі або проникали крізь реальні поверхні, руйнуючи ілюзію AR. Хіт-тестування гарантує, що об'єкти "приземлені" та переконливо взаємодіють з оточенням.
• Природна взаємодія: Це дозволяє користувачам інтуїтивно взаємодіяти з віртуальними об'єктами, торкаючись або вказуючи на реальні місця. Уявіть, як ви обираєте місце на своєму столі, щоб поставити віртуальну рослину.
• Просторове розуміння: Хіт-тестування надає інформацію про оточення користувача, дозволяючи додатку розуміти планування та взаємозв'язки між реальними об'єктами. Це можна використовувати для створення більш складних AR-вражень.
• Покращений досвід користувача: Завдяки реалістичному розміщенню та взаємодії, хіт-тестування робить AR-досвід більш захопливим та зручним для користувача.

Як працює хіт-тестування у WebXR

WebXR Hit Test API надає інструменти, необхідні для виконання хіт-тестування. Ось розбір ключових етапів:

1. Запит AR-сесії: Першим кроком є запит AR-сесії від WebXR API. Це включає перевірку можливостей AR на пристрої користувача та отримання дійсного XRFrame.
2. Створення джерела хіт-тестування: Джерело хіт-тестування представляє погляд користувача або напрямок, у якому вказує його пристрій. Ви створюєте джерело хіт-тестування за допомогою XRFrame.getHitTestInputSource() або подібного методу, який повертає XRInputSource. Це джерело вводу представляє спосіб взаємодії користувача зі сценою.
3. Виконання хіт-тестування: Використовуючи джерело хіт-тестування, ви випускаєте промінь у сцену за допомогою XRFrame.getHitTestResults(hitTestSource). Цей метод повертає масив об'єктів XRHitTestResult, кожен з яких представляє потенційний перетин з реальною поверхнею.
4. Обробка результатів: Кожен об'єкт XRHitTestResult містить інформацію про перетин, включаючи 3D-позицію (XRRay) та орієнтацію (XRRigidTransform) влучення. Потім ви можете використовувати цю інформацію для позиціонування та орієнтації вашого віртуального об'єкта.

Спрощений приклад коду (концептуальний):

// Припускаючи, що xrSession та xrRefSpace вже отримані.

let hitTestSource = await xrSession.requestHitTestSource({
  space: xrRefSpace, //XRReferenceSpace, що використовується для виконання хіт-тестування.
  profile: 'generic-touchscreen', //Необов'язковий рядок, що вказує, який профіль вводу використовувати при виконанні хіт-тестування.
});


function onXRFrame(time, frame) {
  // ... інша обробка XR кадру ...

  const hitTestResults = frame.getHitTestResults(hitTestSource);
  if (hitTestResults.length > 0) {
    const hit = hitTestResults[0];
    const pose = hit.getPose(xrRefSpace); // Отримати позу влучення

    //Позиціонуйте ваш 3D-об'єкт, використовуючи позу влучення
    object3D.position.set(pose.transform.position.x, pose.transform.position.y, pose.transform.position.z);
    object3D.quaternion.set(pose.transform.orientation.x, pose.transform.orientation.y, pose.transform.orientation.z, pose.transform.orientation.w);

  }
}

Хіт-тестування у WebXR на практиці: приклади та варіанти використання

Хіт-тестування відкриває широкий спектр можливостей для AR-додатків. Ось кілька прикладів:

• Електронна комерція: Дозвольте клієнтам віртуально розміщувати меблі або техніку у своїх домівках перед покупкою. Користувач у Німеччині може використати додаток, щоб візуалізувати новий диван у своїй вітальні, переконавшись, що він підходить за розміром та доповнює існуючий декор. Подібний додаток може дозволити користувачеві в Японії побачити, як новий прилад впишеться в їхні часто менші житлові простори.
• Ігри: Створюйте AR-ігри, де віртуальні персонажі взаємодіють з реальним світом. Уявіть гру, де віртуальні улюбленці бігають по вашій вітальні та ховаються за меблями. Гра повинна точно визначати підлогу та будь-які об'єкти в кімнаті.
• Освіта: Візуалізуйте складні наукові концепції в 3D, дозволяючи студентам взаємодіяти з віртуальними моделями у власному середовищі. Студент у Бразилії може використовувати AR-додаток для дослідження структури молекули, розмістивши модель на своєму столі та обертаючи її для кращого розуміння.
• Архітектура та дизайн: Дозвольте архітекторам та дизайнерам візуалізувати будівельні плани або дизайн інтер'єру в реальному контексті. Архітектор у Дубаї може використовувати AR, щоб представити новий проект будівлі клієнту, дозволяючи йому прогулятися віртуальною репрезентацією будівлі, накладеною на реальний будівельний майданчик.
• Навчання та симуляції: Створюйте реалістичні навчальні симуляції для різних галузей, таких як охорона здоров'я або виробництво. Студент-медик у Нігерії може практикувати хірургічні процедури на віртуальному пацієнті, накладеному на манекен, отримуючи зворотний зв'язок у реальному часі на основі своїх дій.

Вибір правильного фреймворку WebXR

Кілька фреймворків WebXR можуть спростити процес розробки та надати готові компоненти для хіт-тестування:

• Three.js: Популярна бібліотека JavaScript для створення 3D-графіки в Інтернеті. Вона пропонує відмінну підтримку WebXR та надає інструменти для роботи з хіт-тестуванням.
• Babylon.js: Ще один потужний фреймворк JavaScript для створення 3D-досвіду. Він має всеосяжний набір інструментів та функцій для розробки WebXR, включаючи вбудовані можливості хіт-тестування.
• A-Frame: Веб-фреймворк для створення VR-досвіду за допомогою HTML. A-Frame спрощує розробку WebXR завдяки своєму декларативному синтаксису та вбудованим компонентам, що полегшує реалізацію хіт-тестування.

Подолання викликів у хіт-тестуванні WebXR

Хоча хіт-тестування є потужним інструментом, воно також створює певні виклики:

• Точність: Точність хіт-тестування залежить від таких факторів, як умови освітлення, сенсори пристрою та якість відстеження середовища. В умовах слабкого освітлення відстеження може бути менш точним, що призводить до менш точного розміщення об'єктів.
• Продуктивність: Часте виконання хіт-тестів може вплинути на продуктивність, особливо на мобільних пристроях. Важливо оптимізувати процес хіт-тестування та уникати непотрібних обчислень.
• Оклюзія: Визначення, коли віртуальний об'єкт закритий (прихований) реальним об'єктом, може бути складним. Для точної обробки оклюзії потрібні передові методи, такі як розуміння сцени та визначення глибини.
• Кросбраузерна сумісність: Хоча WebXR стає все більш стандартизованим, відмінності в реалізаціях браузерів все ще можуть створювати проблеми. Тестування вашого додатку на різних браузерах та пристроях є вирішальним.

Найкращі практики для хіт-тестування у WebXR

Ось кілька найкращих практик для забезпечення плавної та ефективної реалізації хіт-тестування:

• Оптимізуйте частоту хіт-тестів: Уникайте виконання хіт-тестів на кожному кадрі, якщо це не потрібно. Натомість виконуйте хіт-тести лише тоді, коли користувач активно взаємодіє зі сценою або коли позиція пристрою значно змінюється. Розгляньте можливість впровадження механізму троттлінгу для обмеження кількості хіт-тестів на секунду.
• Надавайте візуальний зворотний зв'язок: Давайте користувачам візуальний зворотний зв'язок, щоб вказати, що хіт-тест було виконано і що поверхню було виявлено. Це може бути простий візуальний сигнал, такий як коло або сітка, що з'являється на виявленій поверхні.
• Використовуйте кілька хіт-тестів: Для більш точних результатів розгляньте можливість виконання кількох хіт-тестів та усереднення результатів. Це може допомогти зменшити шум та покращити стабільність розміщення об'єктів.
• Витончено обробляйте помилки: Впроваджуйте обробку помилок для коректної обробки ситуацій, коли хіт-тестування не вдається, наприклад, коли пристрій втрачає відстеження або коли не виявлено жодних поверхонь. Надавайте користувачеві інформативні повідомлення, щоб допомогти йому в процесі.
• Враховуйте семантику середовища (у майбутньому): З розвитком WebXR розглядайте можливість використання API семантики середовища (коли вони будуть доступні) для глибшого розуміння оточення користувача. Це може уможливити більш реалістичні та контекстно-залежні AR-враження. Наприклад, розуміння того, що поверхня є столом, а не підлогою, може впливати на поведінку при розміщенні об'єктів.

Майбутнє WebXR та розміщення AR-об'єктів

Майбутнє хіт-тестування у WebXR є світлим. З розвитком технологій ми можемо очікувати:

• Покращена точність: Досягнення в галузі комп'ютерного зору та сенсорних технологій призведуть до більш точного та надійного хіт-тестування.
• Підвищена продуктивність: Оптимізації у WebXR та браузерних рушіях покращать продуктивність хіт-тестування, дозволяючи створювати більш складні та вимогливі AR-враження.
• Семантичне розуміння: Інтеграція можливостей семантичного розуміння дозволить додаткам аналізувати оточення та створювати більш інтелектуальні та контекстно-залежні AR-взаємодії.
• Багатокористувацький AR: Хіт-тестування відіграватиме вирішальну роль у забезпеченні багатокористувацького AR-досвіду, дозволяючи кільком користувачам взаємодіяти з одними й тими ж віртуальними об'єктами в одному фізичному просторі.

Висновок

Хіт-тестування у WebXR є фундаментальним будівельним блоком для створення захопливих та реалістичних AR-вражень в Інтернеті. Розуміючи принципи та найкращі практики хіт-тестування, розробники можуть розкрити весь потенціал AR та створювати інноваційні додатки для широкого спектра галузей. Оскільки WebXR продовжує розвиватися, хіт-тестування стане ще більш потужним та важливим для формування майбутнього Метавсесвіту.

Не забувайте стежити за останніми специфікаціями WebXR та реалізаціями браузерів, щоб забезпечити сумісність та скористатися новими функціями та вдосконаленнями. Експериментуйте з різними фреймворками та техніками, щоб знайти найкращий підхід для вашого конкретного AR-додатку. І найголовніше, зосередьтеся на створенні інтуїтивно зрозумілого та захопливого досвіду користувача, який безшовно поєднує віртуальний та реальний світи.