动起来,加入动画

目前我们的整个场景还是静态的,接下来我们会加入一些动画让其丰富起来。这里要使用帧动画资源,让我们先创建一个资源目录,在其下创建一个json文件:

{
  "keyframe": {
    "plane": {
      "0": {
        "rotation.y": 0,
        "material.u_baseColorFactor": [0.2, 0.6, 0.8, 1]
      },
      "50": {
        "material.u_baseColorFactor": [0.2, 0.8, 0.6, 1]
      },
      "100": {
        "rotation.y": 6.28,
        "material.u_baseColorFactor": [0.2, 0.6, 0.8, 1]
      }
    },
    "cube": {
      "0": {
        "position": [-1, 0, 0]
      },
      "25": {
        "position": [-1, 1, 0]
      },
      "50": {
        "position": [1, 1, 0]
      },
      "75": {
        "position": [1, 0, 0]
      }
    }
  },
  "animation": {
    "plane": {
      "keyframe": "plane",
      "duration": 4,
      "ease": "ease-in-out",
      "loop": -1
    },
    "cube": {
      "keyframe": "cube",
      "duration": 4,
      "ease": "steps",
      "loop": -1,
      "direction": "both"
    }
  }
}

然后加载它,并引用到场上的两个物体中:

<xr-asset-load asset-id="anim" type="keyframe" src="/assets/animation.json"/>

<xr-mesh
  node-id="cube" cast-shadow anim-keyframe="anim" anim-autoplay="clip:cube,speed:2"
  geometry="cube" uniforms="u_baseColorMap: waifu,u_metallicRoughnessValues:1 0.1"
/>
<xr-mesh
  node-id="plane" position="0 -1 0" scale="4 1 4" receive-shadow anim-keyframe="anim" anim-autoplay="clip:plane"
  geometry="plane" uniforms="u_baseColorMap: {{avatarTextureId}}"
/>

<xr-camera
  position="0 1 6" target="plane" background="skybox"
  clear-color="0.4 0.8 0.6 1" camera-orbit-control
/>

这里我们将xr-cameratarget设置到了plane上,以防其跟随cube乱动。

注意因为是包内的json文件,所以需要在project.config.jsonsetting字段中增加 "ignoreDevUnusedFiles": false"ignoreUploadUnusedFiles": false配置参数! 效果如下:

还是不够,放个模型

看着这个场景,你可能也觉得缺了点什么,不错——都是方方正正的几何体,还是太单调了。所以在这里,我们将加载并使用glTF模型,来让场景更加丰富。为了让场景简洁,我们去掉原场景的所有物体,调整相机的target

<xr-asset-load type="gltf" asset-id="damage-helmet" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/damage-helmet/index.glb" />
<xr-asset-load type="gltf" asset-id="miku" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/miku.glb" />

<xr-gltf node-id="damage-helmet" model="damage-helmet" />
<xr-gltf model="miku" position="-0.15 0.75 0" scale="0.07 0.07 0.07" rotation="0 180 0" anim-autoplay />

<xr-camera
  position="0 1.5 4" target="damage-helmet" background="skybox"
  clear-color="0.4 0.8 0.6 1" camera-orbit-control
/>

这里我们加载了两个模型:一个静态但支持了所有PBR渲染的特性,一个简单一些但有动画,最后的效果如下:

微信小程序交互

渲染部分到这里说的就差不多了,但作为一个应用,和用户的交互必不可少。很多场景下开发者可能需要点击场景中的物体来做一些逻辑,所以我们提供了shape系列组件:

<xr-gltf
  node-id="damage-helmet" model="damage-helmet"
  id="helmet" mesh-shape bind:touch-shape="handleTouchModel"
/>
<xr-gltf
  model="miku" position="-0.15 0.75 0" scale="0.07 0.07 0.07" rotation="0 180 0" anim-autoplay
  id="miku" cube-shape="autoFit:true" shape-gizmo bind:touch-shape="handleTouchModel"
/>

我们给几个模型设置了id,添加上了不同形状的shape,一个mesh-shape可以完全匹配模型,但开销较高并有顶点限制,一个cube-shape开销较低,还可以打开debug开关shape-gizmo将它显示出来。最后,我们并绑定了对应的点击事件,之后便可以在脚本里写逻辑,完成相应的操作了:

handleTouchModel: function ({detail}) {
  const {target} = detail.value;
  const id = target.id;

  wx.showToast({title: `点击了模型: ${id}`});
}

之后在点击到对应物体时,便会弹出提示:

组件通信,加上HUD

虽然有了交互,但总不能让交互都是这种弹窗吧。很多时候我们会让交互和UI元素互相影响,但目前xr-frame尚未支持和微信小程序的UI元素混写(会在未来版本支持),但我们可以使用同层方案,而同层方案,就必然涉及到组件通信了。

xr-frame组件和父级的通信与传统组件基本一致,这里让我们用微信小程序的UI元素实现一下HUD。这里可能会有一些3D变换的知识,但不要紧,只是调用接口而已。

首先,让我们修改组件的wxml,为场景添加tick事件,并且为模型和相机都加上id方便索引。

<xr-scene bind:ready="handleReady" bind:tick="handleTick">
......
<xr-gltf
  node-id="damage-helmet" model="damage-helmet"
  id="helmet" mesh-shape bind:touch-shape="handleTouchModel"
/>
<xr-gltf
  model="miku" position="-0.15 0.75 0" scale="0.07 0.07 0.07" rotation="0 180 0" anim-autoplay
  id="miku" cube-shape="autoFit:true" shape-gizmo bind:touch-shape="handleTouchModel"
/>
<xr-camera
  id="camera" position="0 1.5 4" target="damage-helmet" background="skybox"
  clear-color="0.4 0.8 0.6 1" camera-orbit-control
/>
</xr-scene>

之后在组件的脚本中处理事件,编写逻辑:

handleReady: function ({detail}) {
  this.scene = detail.value;
  const xrFrameSystem = wx.getXrFrameSystem();
  this.camera = this.scene.getElementById('camera').getComponent(xrFrameSystem.Camera);
  this.helmet = {el: this.scene.getElementById('helmet'), color: 'rgba(44, 44, 44, 0.5)'};
  this.miku = {el: this.scene.getElementById('miku'), color: 'rgba(44, 44, 44, 0.5)'};
  this.tmpV3 = new (xrFrameSystem.Vector3)();
},
handleAssetsLoaded: function ({detail}) {
  this.triggerEvent('assetsLoaded', detail.value);
},
handleTick: function({detail}) {
  this.helmet && this.triggerEvent('syncPositions', [
    this.getScreenPosition(this.helmet),
    this.getScreenPosition(this.miku)
  ]);
},
handleTouchModel: function ({detail}) {
  const {target} = detail.value;
  this[target.id].color = `rgba(${Math.random()*255}, ${Math.random()*255}, ${Math.random()*255}, 0.5)`;
},
getScreenPosition: function(value) {
  const {el, color} = value;
  const xrFrameSystem = wx.getXrFrameSystem();
  this.tmpV3.set(el.getComponent(xrFrameSystem.Transform).worldPosition);
  const clipPos = this.camera.convertWorldPositionToClip(this.tmpV3);
  const {frameWidth, frameHeight} = this.scene;
  return [((clipPos.x + 1) / 2) * frameWidth, (1 - (clipPos.y + 1) / 2) * frameHeight, color, el.id];
}

这里我们在ready事件中通过id索引获取了需要的实例并存了下来,然后在每帧的tick事件中实时获取物体的世界坐标,将其转换为屏幕的位置,并且还加上了在用户点击时改变颜色color的效果。在最后,我们通过this.triggerEvent,从组件向页面发起了通信,一个是资源加载完成的事件assetsLoaded,一个是坐标更新的事件syncPositions。让我们看看在场景的脚本中是如何处理这些事件的:

data: {
  width: 300, height: 300,
  renderWidth: 300, renderHeight: 300,
  loaded: false,
  positions: [[0, 0, 'rgba(44, 44, 44, 0.5)', ''], [0, 0, 'rgba(44, 44, 44, 0.5)', '']],
},
handleLoaded: function({detail}) {
  this.setData({loaded: true});
},
handleSyncPositions: function({detail}) {
  this.setData({positions: detail});
},

可见只是简单地接受了事件,然后将其设置为data而已,那么这个data用在哪里呢,来看看页面的wxml

<view>
  <xr-start
    disable-scroll
    id="main-frame"
    width="{{renderWidth}}"
    height="{{renderHeight}}"
    style="width:{{width}}px;height:{{height}}px;"
    bind:assetsLoaded="handleLoaded"
    bind:syncPositions="handleSyncPositions"
  />

  <block wx:if="{{loaded}}" wx:for="{{positions}}" wx:for-item="pos" wx:key="*this">
    <view style="display: block; position: absolute;left: {{pos[0]}}px;top: {{pos[1]}}px;background: {{pos[2]}};transform: translate(-50%, -50%);">
      <view style="text-align: center;color: white;font-size: 24px;padding: 8px;">{{pos[3]}}</view>
    </view>
  </block>
</view>

也很简单,就是在xr-start组件上加上了事件的绑定,然后下面多了一些UI,在模型加载完毕后显示,并按照位置和颜色跟随模型移动,这可以认为是基于DOM的HUD。整个完成了,用户点击物体,会让这些HUD变色,效果如下:

注意这里的左侧效果截图是真机截图P上去的,因为工具暂不支持同层渲染!

虚拟 x 现实,追加AR能力

到这里,我们实现了3D场景的渲染和交互,但框架毕竟是叫做XR-frame,所以接下来我们就用内置的AR系统来改造一下这个场景,让它具有AR能力吧。改造非常简单,我们首先将所有的无关物体移除,然后使用ar-systemar-tracker,并修改一下xr-camera的相关属性is-ar-camerabackground="ar"就好:

<xr-scene ar-system="modes:Plane" bind:ready="handleReady">
  <xr-assets bind:loaded="handleAssetsLoaded">
    <xr-asset-load type="gltf" asset-id="anchor" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/ar-plane-marker.glb" />
    <xr-asset-load type="gltf" asset-id="miku" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/miku.glb" />
  </xr-assets>

  <xr-env env-data="xr-frame-team-workspace-day" />
  <xr-light type="ambient" color="1 1 1" intensity="1" />
  <xr-light type="directional" rotation="40 70 0" color="1 1 1" intensity="3" cast-shadow />

  <xr-ar-tracker mode="Plane">
    <xr-gltf model="anchor"></xr-gltf>
  </xr-ar-tracker>
  <xr-node node-id="setitem" visible="false">
    <xr-gltf model="miku" anim-autoplay scale="0.08 0.08 0.08" rotation="0 180 0"/>
  </xr-node>

  <xr-camera clear-color="0.4 0.8 0.6 1" background="ar" is-ar-camera />
</xr-scene>

注意这里我们开启的ar-system的模式为Plane,即平面识别,这种模式下相机不能被用户控制,需要将控制器、target等都删掉,同时ar-trackermode要和ar-system的完全一致。之后再脚本中写一点简单的逻辑:

handleAssetsLoaded: function({detail}) {
  wx.showToast({title: '点击屏幕放置'});
  this.scene.event.add('touchstart', () => {
    this.scene.ar.placeHere('setitem', true);
  });
}

识别人脸,给自己戴个面具

在初步了解了AR系统后,我们便可以尝试更多不同的模式来玩做一些好玩的效果。接下来的是人脸识别模式,为此我们只需要在上面的代码中改几句,就可以给自己带上Joker的面具(逃):

⚠️ 手势、人脸、躯体识别都需要基础库v2.28.1以上。

<xr-scene ar-system="modes:Face;camera:Front" bind:ready="handleReady" bind:tick="handleTick">
  <xr-assets bind:loaded="handleAssetsLoaded">
    <xr-asset-load type="gltf" asset-id="mask" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/jokers_mask_persona5.glb" />
  </xr-assets>

  <xr-env env-data="xr-frame-team-workspace-day" />
  <xr-light type="ambient" color="1 1 1" intensity="1" />
  <xr-light type="directional" rotation="40 70 0" color="1 1 1" intensity="3" />

  <xr-ar-tracker mode="Face" auto-sync="43">
    <xr-gltf model="mask" rotation="0 180 0" scale="0.5 0.5 0.5" />
  </xr-ar-tracker>

  <xr-camera clear-color="0.4 0.8 0.6 1" background="ar" is-ar-camera />
</xr-scene>

这里我们将ar-systemmodes改为了Face,并且新增设置了camera属性为Front,表示开启前置相机(注意前置相机在客户端8.0.31后才支持,这里仅做演示)。同时在ar-tracker这边,我们将mode改为了和ar-system一样的Face,并追加了属性auto-sync,这是一个数字数组,表示将识别出的面部特征点和对应顺序的子节点绑定并自动同步,具体的特征点可见组件文档详细描述。

手势,给喜欢的作品点赞

除了人脸之外,我们也提供了躯体人手识别,用法都大同小异,但人手除了上面所属的特征点同步,还提供了“手势”识别,这个比较有趣,让我们来看看:

<xr-scene ar-system="modes:Hand" bind:ready="handleReady" bind:tick="handleTick">
  <xr-assets bind:loaded="handleAssetsLoaded">
    <xr-asset-load type="gltf" asset-id="cool-star" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/cool-star.glb" />
  </xr-assets>

  <xr-env env-data="xr-frame-team-workspace-day" />
  <xr-light type="ambient" color="1 1 1" intensity="1" />
  <xr-light type="directional" rotation="40 70 0" color="1 1 1" intensity="3" cast-shadow />

  <xr-ar-tracker id="tracker" mode="Hand" auto-sync="4">
    <xr-gltf model="cool-star" anim-autoplay />
  </xr-ar-tracker>

  <xr-camera clear-color="0.4 0.8 0.6 1" background="ar" is-ar-camera />
</xr-scene>

wxml这里我们换了个模型,并且将ar-systemar-tracker的模式都换成了Hand,并修改了ar-tracker的特征点还加上了个id方便索引,最后还给scene绑定了tick事件,而接下来就是js逻辑了:

handleAssetsLoaded: function ({detail}) {
  this.setData({loaded: true});

  const el = this.scene.getElementById('tracker');
  this.tracker = el.getComponent(wx.getXrFrameSystem().ARTracker);
  this.gesture = -1;
},
handleTick: function() {
  if (!this.tracker) return;
  const {gesture, score} = this.tracker;
  if (score < 0.5 || gesture === this.gesture) {
    return;
  }

  this.gesture = gesture;
  gesture === 6 && wx.showToast({title: '好!'});
  gesture === 14 && wx.showToast({title: '唉...'});
}

最重要的是handleTick方法,在每一帧我们拿到tracker的引用,然后获得它的属性gesturescore,其中gesture为手势编号而score为置信度。具体的手势编号可见组件文档,这里我先用置信度过滤了一遍,随后依据手势gesture的值(6为赞,14为踩)来提示不同信息,效果如下:

OSDMarker,给现实物体做标记

人体之外还有的能力就是两个marker了。其一是OSD Marker,一般以一个现实中物体的照片作为识别源,来识别出这个物体的在屏幕中的二维区域,我们已经做好了到三维空间的转换,但开发者需要自己保证tracker下模型的比例是符合识别源的。OSD模式在识别那些二维的、特征清晰的物体效果最好,比如广告牌。

这里是默认示例资源,你可以换成自己的照片和视频,如果只是想要尝试,直接复制访问src的地址到浏览器打开即可。

<xr-scene ar-system="modes:OSD" bind:ready="handleReady">
  <xr-assets bind:loaded="handleAssetsLoaded">
    <xr-asset-material asset-id="mat" effect="simple" uniforms="u_baseColorFactor: 0.8 0.6 0.4 0.7" states="alphaMode:BLEND" />
  </xr-assets>

  <xr-node>
    <xr-ar-tracker
      mode="OSD" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/marker/osdmarker-test.jpg"
    >
      <xr-mesh geometry="plane" material="mat" rotation="-90 0 0" />
    </xr-ar-tracker>
  </xr-node>

  <xr-camera clear-color="0.4 0.8 0.6 1" background="ar" is-ar-camera />
</xr-scene>

这里我们把ar-system的模式改为了OSD,相应的ar-tracker的模式也改为了OSD,这种模式下需要提供src,也就是要识别的图像。并且这次我们使用了一个效果为simple的材质,因为不需要灯光,同时为了更好看效果,在materialstates设置了alphaMode:BLEND,即开启透明混合,然后将uniforms设置颜色u_baseColorFactor,并且注意其透明度为0.7。最终效果如下:

2DMarker+视频,让照片动起来

最后的能力就是2D Marker,其用于精准识别有一定纹理的矩形平面,我们可以将其配合视频纹理,只需要非常简单的代码就可以完成一个效果,首先是wxml

这里是默认示例资源,你可以换成自己的照片和视频,如果只是想要尝试,直接复制访问src的地址到浏览器打开即可。

<xr-scene ar-system="modes:Marker" bind:ready="handleReady">
  <xr-assets bind:loaded="handleAssetsLoaded">
    <xr-asset-load
      type="video-texture" asset-id="hikari" options="loop:true"
      src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/xr-frame-team/2dmarker/hikari-v.mp4"
    />
    <xr-asset-material asset-id="mat" effect="simple" uniforms="u_baseColorMap: video-hikari" />
  </xr-assets>

  <xr-node wx:if="{{loaded}}">
    <xr-ar-tracker
      mode="Marker" bind:ar-tracker-switch="handleTrackerSwitch"
      src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/xr-frame-team/2dmarker/hikari.jpg"
    >
      <xr-mesh node-id="mesh-plane" geometry="plane" material="mat" />
    </xr-ar-tracker>
  </xr-node>

  <xr-camera clear-color="0.4 0.8 0.6 1" background="ar" is-ar-camera />
</xr-scene>

这里我们把ar-system的模式改成了Marker,随后将ar-tracker的类型也改为了Marker,并且换了一个识别源,然后加载一个准备好的视频纹理,并将simple材质的颜色换为了纹理u_baseColorMap,同时关闭了混合。注意我们使用了变量loaded来控制ar-tracker的显示并绑定了事件ar-tracker-switch,这是为了在脚本中处理:

handleAssetsLoaded: function ({detail}) {
  this.setData({loaded: true});
},
handleTrackerSwitch: function ({detail}) {
  const active = detail.value;
  const video = this.scene.assets.getAsset('video-texture', 'hikari');
  active ? video.play() : video.stop();
}

在视频加载完成后再显示内容,并且在ar-tracker-switch事件也就是识别成功后在播放视频,优化体验,最终效果如下:

微信小程序:加上魔法,来点粒子

光是播放视频似乎还是有点单调,这里我们可以请出粒子系统制造一些魔法来让整个场景更加生动:

  ......
  <xr-asset-load type="texture" asset-id="point" src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/particles/point.png" />
  ......
  <xr-node wx:if="{{loaded}}">
    <xr-ar-tracker
      mode="Marker" bind:ar-tracker-switch="handleTrackerSwitch"
      src="https://mmbizwxaminiprogram-1258344707.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/xr-frame/demo/xr-frame-team/2dmarker/hikari.jpg"
    >
      <xr-mesh node-id="mesh-plane" geometry="plane" material="mat" />
      <xr-particle
        capacity="500" emit-rate="20"
        size="0.03 0.06" life-time="2 3" speed="0.04 0.1"
        start-color="1 1 1 0.8" end-color="1 1 1 0.2"
        emitter-type="BoxShape"
        emitter-props="minEmitBox:-0.5 0 0.5,maxEmitBox:0.5 0.2 0,direction:0 0 -1,direction2:0 0 -1"
        texture="point"
      />
    </xr-ar-tracker>
  </xr-node>
......

在上一步2DMarker视频的基础上,我们加上了xr-particle元素,使用了新加载的贴图pointboxShape发射器以及其他参数来生成粒子,最终效果如下(当然限于本人美术功底效果非常一般,相信你可以随便调一调完爆我233):