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浏览器中的虚拟现实和增强现实

前端晚间课 477

前言:

今天小伙伴们对“htmlvr标签作用”大概比较注重,朋友们都需要了解一些“htmlvr标签作用”的相关文章。那么小编在网上网罗了一些对于“htmlvr标签作用””的相关资讯,希望看官们能喜欢,咱们快快来了解一下吧!

介绍

这篇关于渐进式 Web 应用程序的文章是教你如何在Web 应用程序中实现虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR)。因此,我们使用A-FrameWebXR Web API来实现。通过阅读该文章,我们将学习到虚拟现实和增强现实是如何应用到我们的浏览器,了解实现框架A-FrameWebXR设备接口的相关知识点。

何为VR、AR

VR 将用户带到另一个世界,给予身临其境的感受,如同自己身处在这个虚拟世界中一样。另一方面,AR 提供了将现实世界和虚拟世界相互融合的可能性。VRAR 为行为改变、知识转移、培训和研究提供独特的体验。例如,想想VR 直播、社交 VR,这一切现在也可以在浏览器中实现!

什么是A-Frame?

图1

A-Frame 是一个用于构建 VR 体验和 AR 体验的 Web 框架。A-Frame 基于 HTML(这我喜欢),它的核心是一个强大的实体框架,提供了可扩展和可重用的结构,建立在WebXR 和 Three.js 之上,开发人员可以无限制地访问 JavaScript、DOM API、three.js、WebXR 和 WebGL

WebXR 是一个用于在浏览器中创建 VR/AR 体验的 Web API。

Three.js 是一个 VR/AR 框架

WebGL 负责渲染

A-Frame学习地址:

A-Frame其实内部使用Web Components自定义了HTML标签,内置WebXR 和 Three.js,以致我们使用如同HTML标签一般丝滑!如果想入门 A-Frame 可以阅读Glitch上的入门示例:传送门。Glitch就是 类似Codepen的平台。

图2

<!DOCTYPE html><html>  <head>    <script src=";></script>  </head>  <body>    <a-scene>      <a-box position="-1 0.5 -3" rotation="0 45 0" color="#4CC3D9"></a-box>      <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" color="#EF2D5E"></a-sphere>      <a-cylinder position="1 0.75 -3" radius="0.5" height="1.5" color="#FFC65D"></a-cylinder>      <a-plane position="0 0 -4" rotation="-90 0 0" width="4" height="4" color="#7BC8A4"></a-plane>      <a-sky color="#ECECEC"></a-sky>    </a-scene>  </body></html>

从入门示例中可以看到,A-Frame提供了一些a-*自定义标签协助我们完成构建 VR/AR程序。

A-Frame 中的 ECS

A-frame 是基于实体-组件-系统 (ECS) 架构。

ECS 架构是 3D 和游戏开发中遵循组合优于继承原则的常见模式。也就是说,每个实体都由组件组成(参见:实体的抽象示例)。

实体是标明哪些组件可以链接到的容器对象。组件又是可重用的模块,可以链接到实体以此向实体提供功能。

而所有逻辑都是通过组件实现的,我们通过配置或组装组件来定义不同类型的实体。A-Frame 拥有代表 ECS 各个部分的 API:

实体由<a-entity>元素表示

组件由<a-entity> 上的HTML 属性 表示。

实体的抽象示例

下面你会看到一些抽象示例,说明如何使用组件组成实体。上面入门示例中的球体就是一个实体。而位置几何材料是这个实体的组成部分。

Sphere = Position + Geometry + Material (球体 = 位置 + 几何 + 材质)

Ball = Position + Velocity + Physics + Geometry + Material (球 = 位置 + 速度 + 物理 + 几何 + 材料)

A-Frame 中的实体语法

根据前面的示例,球体的实体语法如下所示:

<a-entity geometry="primitive: sphere; radius: 1.5"       material="color: white; shader: flat; src: glow.jpg"       position="0 0 -5"></a-entity>

因此,要绘制这个球体,你需要定义一个 <a-entity>组件(Html扩展标签), 并将组件添加为 HTML 属性。大多数组件都有多个属性,由类似于 CSS 的语法表示。

Primitives

中文意思就是非派生原始的意思,其实Primitives就是 A-Frame 提供易于使用的HTML自定义元素,包装底层实体组件,说到底就是进行分类了,衍生了上面示例的<a-box><a-sphere>等HTML自定义元素,意在使开发者们更容易接受。

下面的是<a-box><a-entity>的用法比较:

Primitive:<a-box color="red" width="3"></a-box>Entity:<a-entity geometry="primitive: box; width: 3" material="color: red"></a-entity>
在浏览器中构建 VR 场景

我们开始使用实体和动画构建一个基本的 A-Frame VR 场景:

图3

创建index.html

创建index.html

<html>   <head>      <script src=";></script>   </head>   <body>      <a-scene>      </a-scene>   </body></html>

场景

上述代码,出现了一个<a-scene>标签,场景是一切发生的地方,所有实体和组件都必须添加到要渲染的场景中,在 A-Frame 中,场景由 <a-scene> 实体标签表示。

<a-scene> 相当是为我们提供处理所有three.jsWebXR 的容器,例如设置 WebGL(它负责渲染)、画布、相机、灯光、渲染器、渲染循环和 out-of-the-box WebXR - 支持 HTC Vive、Oculus Rift、三星 GearVR 等平台。

场景实体继承Entity 类,因此继承了Entity 类的所有属性、链接组件的能力以及等待开始渲染循环之前其所有子实体和节点(例如 <a-assets><a-entity> )加载的行为。

添加实体

在创建好的<a-scene>中,可以使用 A-Frame 的内置的Primitives添加 3D 实体,例如<a-box>。以下代码同时定义了<a-box> 的颜色。

<a-scene>   <a-box color="red"></a-box></a-scene>

图4

但是,由于默认相机和 位于 0 0 0原点的默认位置,除非移动它,否则您将无法看到该框,你可以通过使用位置组件将盒子转换为 3D 空间来做到这一点。

在 3D 中转换实体

我们先来看看 3D 空间。A-Frame 使用右手坐标系(如下图)。使用默认相机方向:X 轴正向向右延伸,Y 轴正向向上延伸,Z 轴正向向我们伸出屏幕外:

图5

让<a-box>对相机可见

让我们让盒子对相机可见,旋转和缩放它。要使其可见,您可以使用位置组件在负 Z 轴上将框向后滑动 5 米。同时还应该在正 Y 轴上将盒子向上移动 2 米,这样盒子就不会与地面相交。

<a-scene>   <a-box color="red" position="0 2 -5" rotation="0 45 45" scale="2 2 2">   </a-box></a-scene>

A-Frame 的距离单位是,因为 WebXR API 返回以为单位的位置。在为 VR 设计场景时,重要的是要考虑实体的真实世界规模。height="10" 的框在你的桌面上可能看起来很正常,但在 VR 世界中该框会显得很大。

旋转的单位是,尽管在转换到 three.js 时它会在内部转换为弧度。

父子转换

A-Frame HTML 表示 3D 场景图。在场景图中,实体可以有一个父级和多个子级。子实体会从其父实体继承变换(即位置、旋转和缩放)。

可以将球体作为盒子的子项,

<a-scene>  <a-box position="0 2 0" rotation="0 45 45" scale="2 4 2">      <a-sphere position="1 0 3"></a-sphere>  </a-box></a-scene>

如果我们计算球体的位置,它将是 1 2 3。这是通过将球体的父位置与其自身位置组合计算来实现的。同样,球体将继承盒子的旋转和缩放。

使用环境组件添加环境

A-Frame允许开发人员创建其他人可以轻松使用的可重用组件。

接下来我们来使用环境组件,这个组件用一行 HTML 为我们生成了各种环境。环境组件是一种直观地启动我们的 VR 应用程序的简单方法,它提供了十几个具有众多参数的环境。

首先,添加带有脚本标签的环境组件。

<head> <script src=";></script> <script src=";> </script></head>

然后,我们添加一个 a-entity实体将环境组件链接到的 <a-scene> 标记中。你可以指定预设环境(例如,预设:森林)。以及许多其他参数,例如通过设置dressingAmount参数来获得树木数量:

<a-scene>  <a-box color="red" position="0 2 -5" rotation="0 45 45"         scale="2 2 2"></a-box>  <!-- Out of the box environment! -->  <a-entity environment="preset: forest; dressingAmount: 500"></a-entity></a-scene>

图6

预设是定义特定样式的参数值的组合,它们是你可以自定义的起点。

你可以使用Inspector(ctrl + alt + i)调整这些参数。Inspector是用于检查和调整实体/组件的工具。Inspector 类似于浏览器的 DOM 检查器,但专为 3D 和 A-Frame 量身定制。

添加资产管理系统

你可以使用 <img> 元素将图片资源应用到场景中去,

资产管理 可以在渲染场景之前加载和缓存图像和视频。预加载和缓存可以提高性能。以下是如何将资产管理应用于图像的示例:

<a-scene>  <a-assets>      <img id="boxTexture" src=";>  </a-assets>  <a-box src="#boxTexture" position="0 2 -5" rotation="0 45 45" scale="2 2 2">      <a-sphere position="1 0 3"></a-sphere>  </a-box>  <a-entity environment="preset: forest; dressingAmount: 500"></a-entity></a-scene>

图7

定义了一个<a-assets> 标签,其中定义了带有图像的<img>标签 。这个 img 也有一个 id=" boxTexture "。

图8

最后在<a-box>引用此 id。

添加动画

可以使用动画组件为盒子和球体设置动画,

要使盒子上下移动,请设置以下内容:

要将框在 Y 轴上移动 2 到 2.2 米,请使用属性进行设置:object3D.position.y;至:2.2。方向(dir)是交替的。即交替上升和下降。持续时间表示一个周期持续多长时间(2000 毫秒)。并且,循环执行指定动画。

  <a-scene>    <a-assets>        <img id="boxTexture" src=";>    </a-assets>    <a-box src="#boxTexture" position="0 2 -5" rotation="0 45 45" scale="2 2 2"           animation="property: object3D.position.y; to: 2.2; dir: alternate; dur: 2000; loop: true">        <a-sphere position="1 0 3"></a-sphere>    </a-box>    <a-entity environment="preset: forest; dressingAmount: 500"></a-entity></a-scene>

上述的最终结果可以自己开启一个HTML页面查看效果。

增强现实

通过 A-Frame 还可以实现 AR 体验

AR 实施的可以从 Glitch上的入门示例()开始

图9

<!DOCTYPE html><html><head>  <script src=";></script></head><body>  <a-scene>    <a-box position="-1 0.5 -3" rotation="0 45 0" color="#4CC3D9"></a-box>    <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" color="#EF2D5E"></a-sphere>    <a-cylinder position="1 0.75 -3" radius="0.5" height="1.5" color="#FFC65D"></a-cylinder>    <a-plane position="0 0 -4" rotation="-90 0 0" width="4" height="4" color="#7BC8A4"></a-plane>    <a-sky color="#ECECEC"></a-sky>  </a-scene></body></html>

接下来我们可以针对上述应用程序为其添加hittesting(命中测试), 其实现也可以在以下位置找到实现 AR-hittesting,代码如下:

<html><head>  <script src=";></script> <script src="/ar-components.js"></script> </head><body>  <a-scene webxr="optionalFeatures: hit-test">    <a-entity id="world" scale="0.1 0.1 0.1">    <a-box position="-1 0.5 0" rotation="0 45 0" color="#4CC3D9"></a-box>    <a-sphere position="0 1.25 -2" radius="1.25" color="#EF2D5E"></a-sphere>    <a-cylinder position="1 0.75 -0" radius="0.5" height="1.5" color="#FFC65D"></a-cylinder>    <a-plane position="0 0 -1" rotation="-90 0 0" width="4" height="4" color="#7BC8A4"></a-plane>      </a-entity>  <a-entity ar-hit-test="target:#world;">     <a-plane rotation="-90 0 0" width="0.2" height="0.2" src="./arrow.png" material="transparent:true"></a-plane>  </a-entity>    </a-scene>  <script>    const reticle = document.querySelector("[ar-hit-test]");      </script></body></html>

你可以使用此URL 在你的手机上测试最终版本。

通过命中测试,您可以将虚拟对象与真实世界的对象(例如地板、桌子和墙壁)对齐。通过下面的示例,您可以将图 9中的对象与例如桌子对齐,方法是通过你的相机(使用十字线)瞄准桌子,然后触摸该桌子(命中测试)。

我们发现,要在 AR 中进行命中测试,你首先需要在脚本标签中包含ar-components.js。你可以从最终的 Glitch 实现中复制这个库(上述已经提过)。

在场景a-scene组件中,我们需要表明要使用WebXR 功能:命中测试,webxr="optionalFeatures: hit-test"

然后通过 实体a-entity组件 设置对象的真实比例scale="0.1 0.1 0.1"

最后,定义了一个新实体:ar-hit-test。该组件可以将虚拟对象内嵌在你通过相机看到的真实对象上(图 10)。要支持命中测试,请在20 厘米可见区中定义一个标线。你可以通过a-plane 组件执行此操作。

备注:我的iphone手机体现不出效果

结语

这篇文章主要介绍了如何使用A-Frame框架在浏览器中来实现虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR),内容也相对简单,容易理解,可以说只是入门,想了解更多,可以深入了解A-Frame知识,以及WebXRWEB 标准,感谢阅读!

译自Virtual Reality and Augmented Reality in the Browser

文章来自公众号@前端晚间课

标签: #htmlvr标签作用