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WebVR大潮來襲 ---前端開發能做些什么？

2018-5-28    周周

        去年谷歌和火狐針對WebVR提出了WebVR API的標準，顧名思義，WebVR即web + VR的體驗方式，我們可以戴著頭顯享受沉浸式的網頁，新的API標準讓我們可以使用js語言來開發。今天，約克先森將介紹如何開發一個WebVR網頁，在此之前，我們有必要了解WebVR的體驗方式。

WebVR體驗模式

WebVR的體驗方式可以分為VR模式和裸眼模式

一、VR模式

?滑配式HMD + 移動端瀏覽器

        如使用cardboard眼鏡來體驗手機瀏覽器的webVR網頁，瀏覽器將根據水平陀螺儀的參數來獲取用戶的頭部傾斜和轉動的朝向，并告知頁面需要渲染哪一個朝向的場景。

?分離式HMD + PC端瀏覽器

        通過佩戴Oculus Rift的分離式頭顯瀏覽連接在PC主機端的網頁，現支持WebVR API的瀏覽器主要是火狐的 Firefox Nightly和設置VR enabled的谷歌chrome beta。

二、裸眼模式

        除了VR模式下的體驗方式，這里還考慮了裸眼下的體驗瀏覽網頁的方式，在PC端如果探測的用戶選擇進入VR模式，應讓用戶可以使用鼠標拖拽場景，而在智能手機上則應讓用戶可以使用touchmove或旋轉傾斜手機的方式來改變場景視角。

        WebVR的概念大概就如此，這次我們將采用cardboard + mobile的方式來測試我們的WebVR場景，現在踏上我們的開發之旅。

準備工作

        技術和框架：three.js for WebGL

         Three.js是構建3d場景的框架，它封裝了WebGL函數，簡化了創建場景的代碼成本，利用three.js我們可以更優雅地創建出三維場景和三維動畫。

        測試工具：智能手機 + 滑配式頭顯

        推薦使用cardboard或者某寶上三十塊錢的高仿貨。當然，如果你練就了裸眼就能將手機雙屏畫面看成單屏的能力也可以忽略。

       需要引入的js插件：

  • three.min.js
  • webvr-polyfill.js
  • VRcontrols.js
  • VReffect.js
  • webvr-manager.js

webvr-polyfill.js

        由于WebVR API還沒被各大主流瀏覽器支持，因此需要引入webvr-polyfill.js來支持WebVR網頁，它提供了大量VR相關的API，比如Navigator.getVRDevices()獲取VR頭顯信息的方法。

VRControls.js

        VR控制器，是three.js的一個相機控制器對象，引入VRcontrols.js可以根據用戶在空間的朝向渲染場景，它通過調用WebVR API的orientation值控制camera的rotation屬性。

VREffect.js

        VR分屏器，這是three.js的一個場景分屏的渲染器，提供戴上VR頭顯的顯示方式，VREffect.js重新創建了左右兩個相機，對場景做二次渲染，產生雙屏效果。

webvr-manager.js

         這是WebVR的方案適配插件，它提供PC端和移動端的兩種適配方式，通過new WebVRManager()可以生成一個VR圖標，提供VR模式和裸眼模式的不同體驗，當用戶在移動端點擊按鈕進入VR模式時，WebVRManager便會調用VREffect分屏器進行分屏，而退出VR模式時，WebVRManager便用回renderer渲染器進行單屏渲染。

        具體使用方法我們將在下文說明。

        3D場景構建

        首先我們創建一個HTML文件

       <!DOCTYPE html>

       <html lang="en">

       <head> 

              <meta charset="UTF-8">

                  <meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no, minimum-scale=1.0, maximum-scale=1.0, shrink-to-fit=no">

              <title>webVR-helloworld</title>

                   <style type="text/css">

                         * { 

                           margin: 0;

                           padding: 0;

                            }

                     html,body {

                                 height: 100%;

                                overflow: hidden;

                     }

               </style>

         </head>

         <body>

         </body>

        <script src="./vendor/three.min.js"></script>

          <script src="./vendor/webvr-polyfill.js"></script>

          <script src="./vendor/VRControls.js"></script>

       <script src="./vendor/VREffect.js"></script>

       <script src="./vendor/webvr-manager.js"></script>

       <script src="./main.js"></script>

       </html>

         接下來編寫js腳本，開始創建我們的3d場景。

1、創建場景

        Three.js中的scene場景是繪制我們3d對象的整個容

       1.var scene = new THREE.Scene();

2、添加相機

Three.js的相機

Three.js中的camera相機代表用戶的眼睛，我們通過設置FOV確定視野范圍，

  • //定義一個60°的視角，視線范圍在1到1000的透視相機
  • var camera = new THREE. new THREE.PerspectiveCamera(60,window.innerWidth/window.innerHeight,1,1000);
  • scene.add(camera);

3、添加渲染器

  • Three.js的渲染器用來渲染camera所看到的畫面


  • //初始化渲染器 antialias參數為ture表示開啟抗鋸齒策略
  • var renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true } );
  • //設置渲染器渲染尺寸
  • renderer.setSize(window.innerWidth,window.innerHeight);
  • //設置渲染背景為白色
  • renderer.setClearColor(0xeeeeee);
  • //將渲染場景的canvas放入body標簽里
  • document.body.appendChild(renderer.domElement);

  • 添加一個立方體網格

  • // 創建立方體
  • var geometry = new THREE.CubeGeometry( 10,10,10);
  • var cubematerial = new THREE.MeshLambertMaterial( { color: 0xef6500,needsUpdate: true,opacity:1,transparent:true} );
  • var cube = new THREE.Mesh( geometry, Cubematerial );
  • cube.position.set(0,100,-50);
  • cube.rotation.set(Math.PI/6,Math.PI/4,0);
  • scene.add(cube);

4、啟動動畫

  • 產生動畫的原理就是讓camera持續連拍，同時每一次改變物體的屬性，通過requestAnimationFrame()方法遞歸的方式來持續更新場景對象屬性，你可以將它理解為setTimeout的優化版。相比setTimeout函數，requestAnimationFrame可以保證動畫渲染不會因為主線程的阻塞而造成跳幀。


  • function animate() {
  •     //讓立方體旋轉
  •     cube.rotation.y += 0.01;
  •     //渲染器渲染場景，等同于給相機按下快門
  •     renderer.render(scene, camera);
  •     //遞歸運行該函數
  •     requestAnimationFrame( animate );
  • }
  • animate();//啟動動畫

      至此，我們已經繪制了一個簡單的3d場景并且讓它動了起來，接下來，我們需要讓我們的場景可以支持WebVR模式。

WebVR場景開發

       WebVR網頁的基本原理其實是通過瀏覽器的WebVR API獲取用戶輸入，進而控制相機的視角，在VR模式下通過VR控制器和VR分屏器以二分屏+gyroscope(使用水平陀螺儀)的方式顯示畫面，裸眼情況下提供全屏+touchmove/gyroscope。

       現在我們開始分別創建上文所說的VR控制器和VR分屏器

  • //初始化VR控制器需要傳入場景相機
  • var vrControls = new THREE.VRControls(camera);
  • //初始化VR渲染器需要傳入場景渲染器
  • var vrEffect = new THREE.VREffect(renderer);
  • //初始化VR適配器，傳入渲染器和分屏器
  • var vrManager = new WebVRManager(renderer, vrEffect);

      然后在前面創建的場景渲染函數里調用

  • function animate() {
  •     cube.rotation.y += 0.01;
  •     //實時更新相機的位置和轉角
  •     vrControls.update();
  •     vrManager.render(scene, camera);
  •     //遞歸運行該函數
  •     requestAnimationFrame( animate );
  • }

       至此，我們已經完成了一個基本的webVR網頁，不過少了點交互效果好像，敬請期待Web開發的新世界---WebVR之交互事件。

  • 完整代碼：在文章基礎上添加了天空和地面相關代碼，以及下篇文章將講到VR凝視交互事件。
  • demo演示地址 ：手機瀏覽需設置允許橫屏。

結語

        目前，國外的谷歌、火狐、Facebook和國內百度已推出支持WebVR瀏覽器的版本，微軟也宣布將推出自己的VR瀏覽器，隨著后期5g網絡極速時代的到來以及HMD頭顯的價格和平臺的成熟，WebVR的體驗方式將是革命性的，用戶通過WebVR瀏覽網上商店，線上教學可進行“面對面”師生交流等，基于這種種應用場景，我們可以找到一個更好的動力去學習WebVR。






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