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实现 WebXR 和 Three.js 集成的基本步骤和代码示例

WebXR 和 Three.js 的结合为开发者提供了一个强大的工具集，用于创建沉浸式的虚拟现实（VR）和增强现实（AR）体验。以下是实现 WebXR 和 Three.js 集成的基本步骤和代码示例，帮助你快速上手：

一、WebXR 和 Three.js 的优势

  • WebXR：跨平台支持，无需额外软件，直接在浏览器中运行。
  • Three.js：强大的 3D 渲染能力，支持 WebXR，适合创建复杂场景。

二、开发环境准备

  1. 安装依赖：
    bash复制
    npm init -y
npm install three
  2. 安装 WebXR 支持库： Three.js 提供了 WebXR 支持，可以通过 three/examples/jsm 加载器使用。

三、构建基础 VR 场景

1. 初始化场景

JavaScript复制
import * as THREE from 'three';
import { XRControllerModelFactory } from 'three/examples/jsm/webxr/XRControllerModelFactory.js';
import { OrbitControls } from 'three/examples/jsm/controls/OrbitControls.js';

const scene = new THREE.Scene();
scene.background = new THREE.Color(0x202020);

const camera = new THREE.PerspectiveCamera(70, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 100);
camera.position.set(0, 1.6, 3);

const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
renderer.xr.enabled = true; // 启用 WebXR
document.body.appendChild(renderer.domElement);

const light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1);
light.position.set(5, 10, 7.5);
scene.add(light);

const geometry = new THREE.BoxGeometry(0.5, 0.5, 0.5);
const material = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x0077ff });
const cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(cube);

function animate() {
    renderer.setAnimationLoop(() => {
        renderer.render(scene, camera);
    });
}
animate();

2. 启用 WebXR

通过 navigator.xr 检查浏览器是否支持 WebXR：
JavaScript复制
if ('xr' in navigator) {
    console.log('WebXR is supported');
} else {
    console.error('WebXR is not supported on this browser');
}

3. 添加 VR 按钮

Three.js 提供了一个简单的按钮，允许用户快速进入 VR 模式：
JavaScript复制
import { VRButton } from 'three/examples/jsm/webxr/VRButton.js';
document.body.appendChild(VRButton.createButton(renderer));

四、增加交互功能

1. 添加控制器

通过 XR 控制器捕获用户的输入（如手柄或头显的按钮）：
JavaScript复制
const controller1 = renderer.xr.getController(0);
scene.add(controller1);

const controller2 = renderer.xr.getController(1);
scene.add(controller2);

2. 控制器模型

可视化用户的控制器，帮助用户定位手柄：
JavaScript复制
const controllerModelFactory = new XRControllerModelFactory();
const controllerGrip1 = renderer.xr.getControllerGrip(0);
controllerGrip1.add(controllerModelFactory.createControllerModel(controllerGrip1));
scene.add(controllerGrip1);

3. 触发事件

为控制器添加触发事件，响应用户的点击或其他交互：
JavaScript复制
controller1.addEventListener('selectstart', () => {
    console.log('Button Pressed');
});
controller1.addEventListener('selectend', () => {
    console.log('Button Released');
});

五、构建 AR 应用

1. 启用 AR 模式

AR 模式需要设置渲染器的 WebXR 会话类型为 "immersive-ar"：
JavaScript复制
renderer.xr.setSessionInit({
    optionalFeatures: ['local-floor', 'bounded-floor', 'hit-test']
});

import { ARButton } from 'three/examples/jsm/webxr/ARButton.js';
document.body.appendChild(ARButton.createButton(renderer));

2. 平面检测

在 AR 模式下，可以通过平面检测功能将虚拟物体放置在真实场景中：
JavaScript复制
renderer.xr.getSession().requestHitTestSource({ space: renderer.xr.getReferenceSpace() })
    .then((source) => {
        // 处理点击事件
    });

3. 添加虚拟物体

将虚拟物体放置到用户点击的真实位置：
JavaScript复制
const reticle = new THREE.Mesh(
    new THREE.RingGeometry(0.1, 0.15, 32),
    new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 })
);
reticle.rotation.x = -Math.PI / 2;
scene.add(reticle);

六、进阶应用

  • 多人协作：通过 WebRTC 或 WebSocket 实现多人在线的共享 VR/AR 环境。
  • 性能优化：减少几何体面数，使用 InstancedMesh 渲染大量重复对象。
  • 动画与特效：使用 Three.js 的动画系统为 VR 和 AR 场景增加动态效果。
通过 WebXR 和 Three.js，开发者可以快速创建跨平台的 VR 和 AR 应用，轻松实现从虚拟场景到真实场景的无缝过渡。这项技术在游戏、教育、医疗等领域具有广泛的应用前景。

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