解释 JavaScript 在 AR/VR (增强现实/虚拟现实) 应用开发中的地位，例如 WebXR API 的应用。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

咳咳，各位好啊，今天咱们来聊聊 JavaScript 在 AR/VR 领域里那点事儿。别看 JavaScript 平时在网页上跑得欢，到了 AR/VR 这旮旯，它也能玩出花来。

JavaScript：AR/VR 世界的桥梁？

先别急着否定，我知道你们很多人第一反应是：“AR/VR 不是 Unity、Unreal Engine 的天下吗？JavaScript 能干啥？”

确实，Unity 和 Unreal Engine 在游戏开发和图形渲染方面有着不可替代的地位。但别忘了，AR/VR 应用不仅仅是游戏，它还包括各种各样的体验，比如：

WebAR/VR: 基于浏览器的 AR/VR 体验，无需安装 App。
3D 可视化: 在网页上展示 3D 模型，进行交互。
远程协作: 通过 AR/VR 进行远程会议、培训等。

而这些场景，JavaScript 就能大显身手了。尤其是 WebXR API 的出现，更是让 JavaScript 在 AR/VR 领域如鱼得水。

WebXR API：解锁浏览器的 AR/VR 能力

WebXR API 是一套 W3C 标准，它允许开发者使用 JavaScript 在浏览器中创建 AR 和 VR 体验。简单来说，有了它，你就可以直接在浏览器里玩 AR/VR，而不需要安装任何插件或应用程序。

WebXR API 的核心概念

WebXR API 涉及的概念有点多，咱们挑几个最重要的说：

XRSystem: 这是 WebXR 的入口点，你可以通过它来判断浏览器是否支持 WebXR，以及获取 XR 设备信息。
XRSession: 代表一个活动的 AR/VR 会话。你需要通过它来请求设备访问权限，并开始渲染场景。
XRFrame: 代表一个渲染帧。你需要在这个帧里更新场景，并将其渲染到屏幕上。
XRReferenceSpace: 定义了虚拟世界的坐标系。你可以创建不同类型的 Reference Space，比如 local (相对于设备的位置)，viewer (相对于用户的头部)，local-floor (相对于地面) 等。
XRView: 代表一个观察视角。在 VR 中，通常会有两个 XRView，分别对应左右眼。在 AR 中，通常只有一个 XRView。
XRViewport: 定义了 XRView 在屏幕上的显示区域。
XRWebGLLayer: 将 WebXR 内容渲染到 WebGL 上下文。

WebXR 的简单示例

光说不练假把式，咱们来个简单的例子，看看 WebXR 到底怎么用。

// 检查浏览器是否支持 WebXR
if (navigator.xr) {
  console.log("WebXR is supported!");
  initXR();
} else {
  console.log("WebXR is not supported.");
}

async function initXR() {
  // 请求 XR 设备访问权限
  const xr = navigator.xr;
  try {
    const session = await xr.requestSession('immersive-vr', {
        requiredFeatures: ['local-floor']
    });
    console.log("XR Session started!");
    onSessionStarted(session);
  } catch (error) {
    console.error("Failed to start XR session:", error);
  }
}

let gl, xrSession, xrRefSpace, xrGLBinding;

function onSessionStarted(session) {
  xrSession = session;

  // 创建 WebGL 上下文
  const canvas = document.createElement('canvas');
  document.body.appendChild(canvas);
  gl = canvas.getContext('webgl', {xrCompatible: true});

  xrSession.updateRenderState({
    baseLayer: new XRWebGLLayer(xrSession, gl)
  });

  // 获取参考空间
  xrSession.requestReferenceSpace('local-floor').then((refSpace) => {
    xrRefSpace = refSpace;

    // 开始渲染循环
    xrSession.requestAnimationFrame(onXRFrame);
  });

  xrSession.addEventListener("end", () => {
      console.log("XR Session ended.");
      xrSession = null;
  });
}

function onXRFrame(time, frame) {
  if(!xrSession){
      return;
  }
  xrSession.requestAnimationFrame(onXRFrame);

  const pose = frame.getViewerPose(xrRefSpace);
  if (pose) {
    const layer = xrSession.renderState.baseLayer;
    const viewport = layer.getViewport(pose.views[0]);
    gl.viewport(viewport.x, viewport.y, viewport.width, viewport.height);

    // 清空画布
    gl.clearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT);

    // 渲染你的 3D 场景 (这里省略)
    // ...
  }
}

这段代码做了以下几件事：

检查 WebXR 支持: 先看看浏览器支不支持 WebXR，不支持就拉倒。
请求 XR 会话: 请求启动一个 VR 会话，immersive-vr 表示我们要启动一个沉浸式的 VR 体验。
创建 WebGL 上下文: WebXR 需要 WebGL 来渲染 3D 场景，所以我们要创建一个 WebGL 上下文。
更新渲染状态: 告诉 WebXR，我们使用 WebGL 来渲染，并指定要渲染到哪个 WebGL 上下文。
请求参考空间: 获取一个 local-floor 参考空间，它定义了虚拟世界的坐标系，以地面为参考。
开始渲染循环: 使用 requestAnimationFrame 来启动一个渲染循环，每一帧都会调用 onXRFrame 函数。
渲染帧: 在 onXRFrame 函数中，我们获取当前帧的姿态信息，然后根据姿态信息来渲染 3D 场景。

WebXR 的优势与劣势

WebXR 优点多多，但也有些不足：

优势:

跨平台: 只要浏览器支持 WebXR，你的应用就能在任何设备上运行，无需针对不同平台进行开发。
无需安装: 用户可以直接在浏览器里体验 AR/VR，无需下载安装 App，降低了使用门槛。
易于开发: JavaScript 开发者可以快速上手 WebXR，利用现有的 Web 技术栈进行开发。
内容分发方便: 基于 Web 的内容分发非常方便，可以通过 URL 分享，搜索引擎也能抓取。

劣势:

性能限制: 浏览器的性能相比原生应用还是有差距，对于复杂的 AR/VR 场景，可能会出现性能瓶颈。
硬件访问限制: WebXR 无法像原生应用那样直接访问底层硬件，一些高级功能可能无法实现。
API 兼容性: WebXR API 还在不断发展中，不同浏览器的支持程度可能存在差异。
依赖浏览器支持: 最终用户体验取决于浏览器的支持情况。

JavaScript 在 AR/VR 中的其他应用

除了 WebXR，JavaScript 还在 AR/VR 领域有其他应用场景：

A-Frame: 一个基于 HTML 的 WebVR 框架，让你用 HTML 标签来构建 VR 场景，非常简单易用。
Three.js: 一个流行的 JavaScript 3D 库，可以用于创建各种 3D 场景，包括 AR/VR 场景。
Babylon.js: 另一个强大的 JavaScript 3D 引擎，提供了丰富的功能和工具，可以用于开发高质量的 AR/VR 应用。

表格：各种 AR/VR 开发方案对比

技术栈	优点	缺点	适用场景
Unity	强大的游戏引擎，成熟的生态系统，丰富的资源，高性能。	学习曲线较陡峭，需要安装 Unity 编辑器，发布到 Web 需要 WebAssembly 支持。	游戏开发，高性能要求的 AR/VR 应用。
Unreal Engine	顶级的图形渲染能力，蓝图可视化编程，适合开发高质量的 AR/VR 内容。	学习曲线非常陡峭，需要安装 Unreal Engine 编辑器，资源占用大。	高端 AR/VR 体验，对图形质量要求高的应用。
WebXR + Three.js/Babylon.js	跨平台，无需安装，易于开发，内容分发方便。	性能受浏览器限制，硬件访问受限，API 兼容性问题。	WebAR/VR 应用，3D 可视化，远程协作，对性能要求不高的场景。
A-Frame	简单易用，基于 HTML，快速构建 VR 场景。	功能有限，性能较低，不适合开发复杂的 AR/VR 应用。	简单的 WebVR 体验，快速原型开发。
React Native / NativeScript	可以用 JavaScript 开发原生 AR/VR 应用，性能接近原生应用。	需要学习原生开发知识，开发成本较高。	对性能有一定要求的 AR/VR 应用，需要访问底层硬件。

未来展望

随着 WebXR API 的不断完善和浏览器性能的提升，JavaScript 在 AR/VR 领域的作用将会越来越重要。未来，我们可以期待看到更多基于 Web 的 AR/VR 应用涌现，为用户带来更加便捷、丰富的体验。

一些建议

拥抱 WebXR: 如果你是 Web 开发者，不妨尝试一下 WebXR API，它能让你轻松进入 AR/VR 领域。
选择合适的框架: 根据你的项目需求，选择合适的 JavaScript 3D 框架，比如 Three.js 或 Babylon.js。
关注性能优化: AR/VR 应用对性能要求较高，要注意优化你的代码，避免出现性能瓶颈。
持续学习: AR/VR 技术发展迅速，要保持学习的热情，不断探索新的技术和方法。

总结

JavaScript 在 AR/VR 领域扮演着越来越重要的角色。虽然它在性能和硬件访问方面存在一些限制，但凭借其跨平台、易于开发、内容分发方便等优势，仍然具有广阔的应用前景。尤其是WebXR的出现，更是让JavaScript在AR/VR领域有了用武之地。

怎么样，听完我的介绍，是不是对 JavaScript 在 AR/VR 领域有了更深的了解？别忘了，技术是死的，人是活的，关键在于你怎么用它。祝你在 AR/VR 的世界里玩得开心！

发表回复 取消回复

发表回复取消回复