HTMLで作るWeb VR/AR (@第一回ビジュアリゼーションワークショップ)

HTMLで作るWeb VR/AR 2.Mar.2018,第1回ビジュアリゼーションワークショップ

演習用資料はこちら https://goo.gl/evDXpj

A-Frameの概要  Webブラウザ上でVRなどの3D表現を簡単に実現するためのライブラリ  HTMLのタグを書くだけで3Dオブジェクトを配置できる  Firefox、Chrome、Edgeなど主要なブラウザがWebVR対応  Windows MRやHTC
ViveなどのHMD、スマホVRにも対応  外部ライブラリを組み合わせればARも実現できる (開発途上)

まずは体験 A-Frameのページにアクセス (https://aframe.io/)

まずは体験ページの左側にサンプルがありますサンプル

まずは体験基本サンプル Hello WebVRをクリック Hello WebVR

まずは体験基本サンプル Hello WebVRをクリック画面をクリック 回転：マウスでドラッグ 左右：[A][D]キー 前後：[W][S]キー ※前後左右は自分がどちらに動くかで考える

スマートフォンでも A-Frameで検索または QRコード

スマートフォンでもゴーグルマークをタップ視線方向がスマホの向きに連動

Windows Mixed Reality Headsetでも

AR開発は？

A-Frame対応ARライブラリ AR.js ARToolKitをベースに開発されたjavascriptライブラリ 正方形の枠と内側の絵を組み合わせたマーカーを使用画像の取得・二値化等の画像処理・マーカの検出位置・姿勢計算
CGを重畳 (引用元: http://www.youtube.com/watch?v=TqGAqAFlGg0) (D.Wagner et al. Computer Vision Winter Workshop, 2007)

本日のゴール https://vis-ws.glitch.me/ または QRコード

ハンズオン手順 Step1: サンプルを使ってA-Frame基本操作を覚える Step2: CG見た目の調整やアニメーションの設定などを行い簡易VRコンテンツを作成 Step3: AR.jsを使ってARコンテンツを作成

必要なもの  Webブラウザ → コンテンツの体験や動作確認  テキストエディタ → HTMLやjavascriptの記述 
Webサーバー → コンテンツの公開サーバーに関して今回は・・・  Glitchを利用 https://glitch.com/  FacebookかGitHubのアカウントがあればOK  サーバーとエディタの両方を無料で提供この資料ではGlitch使用を前提に説明します

基本サンプルのコード Hello WebVRのコードを取得 GET STARTED

基本サンプルのコードの複製 Hello WebVRに関する記述 (たったこれだけ！) Hello WebVR

基本サンプルのコードの複製 Glitchユーザーはremix the starter example on Glitchをクリック ※通常はHello WebVRの記述をコピーし、自作のHTMLファイルにペースト Click

基本サンプルのコードの複製 Remix your ownをクリック Click

基本サンプルのコードの確認 index.htmlをクリックし、コードが表示されることを確認 Click

ソースの確認 <html> <head> <title>Hello, WebVR! - A-Frame</title> <meta name="description" content="Hello,
WebVR! - A-Frame"> <script src="https://aframe.io/releases/0.7.0/aframe.min.js"> </script> </head> <body> <a-scene> 表示するオブジェクトや背景の設定をここに記述 </a-scene> </body> </html>  ヘッダー部でA-Frameの機能を提供するライブラリを取り込む  <a-scene>と</a-scene>の間に描画に関する記述をする

ソースの確認 <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>  基本図形はa-xxxタグで提供されている https://aframe.io/docs/0.7.0/primi tives/a-box.html(例：a-boxの詳細) 位置回転色

動作確認 Show Liveをクリック Click

動作確認

アレンジしよう (まだやらなくてOK) タグ内の各パラメータを編集してCGの見た目を調整  position(位置)：x y zの順にスペースで区切って指定 (0 1.25 -5)
位置回転色 x y z座標

アレンジしよう (まだやらなくてOK) タグ内の各パラメータを編集してCGの見た目を調整  position(位置)：x y zの順にスペースで区切って指定  rotation(傾き)：各軸を中心とした回転で表現 
color(色)：カラーコード等で指定  他にも図形によって各種設定項目がある X Z Y (0 1.25 -5) 【設定項目の例】 radius(半径) width(幅) height(高さ) depth(奥行) src (画像など) 原点

見た目の変化を想像しながら数値を変えるのは慣れが必要

A-Frame Inspectorを利用しよう Show Liveをクリックして実行画面を開く

モードの切り替えキーボードの[Ctrl][Alt][i]を同時に押して下記表示に切り替える

boxの詳細情報を表示画面の左のリストから<a-box>を選択 <a-box>

boxの詳細情報を表示画面右側に位置や角度、半径の具体的な数値が表示される位置・角度 depth height width

各種パラメータの設定移動回転拡大・縮小

プレビュー画面左上のBack To Sceneをクリックしてブラウザでの表示を確認 Back To Scene Inspect Scene

ブラウザを再読み込みしてみましょう

注意編集画面で入力された値は元のソースには反映されていないブラウザで再読み込みをしたら元に戻ってしまう最後にHTMLソース内の該当箇所をその値に書き換える ※この演習では、今は書き換えなくてOK または編集後のHTMLをダウンロードかコピーして差し替える

結局のところ HTMLの記述は自分でやる必要がある

index.htmlの表示 Click

Glitch使用時のお勧め環境セットアップ左右分割表示で動作確認をしやすい環境を整えよう編集画面実行画面

<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> 不要なオブジェクトの削除  HTMLの記述の中からタグを削るだけ  この後の演習のため、a-sphereと a-skyのみを残して削除してみましょう <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>

外見を整える単色で塗りつぶすのではなくテクスチャをオブジェクトの表面に表示

外見を整えるテクスチャ画像を用意しオブジェクトの表面に貼り付ける 3Dオブジェクトテクスチャ画像

テクスチャ画像をアップロード Glitchのページに戻り、画面左の[assets]をクリック続いて、画面上方の[Add asset]を開き[Computer→]をクリック ①assets ② Add asset

テクスチャ画像をアップロードサンプルとして用意したテクスチャ画像earth.jpgを開く earth.jpg

テクスチャ画像をアップロードクリック

テクスチャ画像のURLを取得 Copy Urlをクリック

ソースの書き換え index.htmlクリック

ソースの書き換え <head> <title>Hello, WebVR! - A-Frame</title> <meta name="description" content="Hello, WebVR!
- A-Frame"> <script src="https://aframe.io/releases/0.7.0/aframe.min.js"></script> </head> <body> <a-scene> <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" src="コピーしたURL" shadow> </a-sphere> <a-sky color="#ECECEC"></a-sky> </a-scene> </body>  a-sphereの色をcolor(色)ではなくsrc(画像へのリンク)に変更  srcの右辺に前操作でコピーした“画像のURL”を貼り付けるここを変更

アニメーションの追加 <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" src="テクスチャのURL" shadow> <a-animation attribute
= "rotation" ←アニメーションの種類 dur = "10000" ←アニメーションにかける時間(ミリ秒) from ="0 0 0" ←開始時の角度(0,0,0) to = "0 360 0" ←終了時の角度(0,360,0) repeat = "indefinite" ←繰り返し回数 > </a-animation> </a-sphere> a-animationタグを用いてアニメーションに関する設定を行う Z X Y

同じ速度で回転させる <a-animation attribute = "rotation" ←アニメーションの種類 dur = "10000" ←アニメーションにかける時間(ミリ秒)
from = "0␣0␣0" ←開始時の角度(0,0,0) to = "0␣360␣0" ←終了時の角度(0,360,0) repeat = "indefinite" ←繰り返し回数 easing = "linear" ←速度の変化 > </a-animation> easingを追加し、"linear"にすると同じ速度で動くようになる。ほかには最初がゆっくりなease-inや後半がゆっくりなease-outも。 → http://easings.net/ja

背景を変更しよう

テクスチャ画像をアップロード ① 画面左の[assets]をクリック ② [Add asset]を開き、[Computer→]をクリック ①assets ② Add asset

テクスチャ画像をアップロードサンプルとして用意した背景用画像space.jpgを開く space.jpg

テクスチャ画像のURLを取得クリック

テクスチャ画像のURLを取得 Copy Urlをクリック

ソースの書き換え index.htmlクリック

ソースの書き換え <head> <title>Hello, WebVR! - A-Frame</title> <meta name="description" content="Hello, WebVR!
- A-Frame"> <script src="https://aframe.io/releases/0.7.0/aframe.min.js"></script> </head> <body> <a-scene> <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" src="URL" shadow> <a-animation 長いので割愛 > </a-animation> </a-sphere> <a-sky src="さっきコピーした画像のURL"></a-sky> </a-scene> </body> 背景(a-sky)のcolorをsrcに変更し画像のURLを指定すればOK colorをsrcに変更

名前を付けて保存文字列をクリックここを書き換える

ほか、A-Frameで利用できるデータの例 • 文字列 <a-text> • 音 <a-sound> • ビデオ <a-video>
• 3Dファイル glTF <a-gltf-model> obj <a-obj-model> COLLADA <a-collada-model> • VRコントローラによる入力 HTC Vive <a-entity vive-controls="hand: left"> WindowsMR <a-entity windows-motion-controls="hand: left">

編集中のコードを複製画面右上のプロジェクト名が表示されている箇所からRemix This ①プロジェクト名 ②Remix This

AR.jsをインポート & カメラ画像の表示 <head> <title>Hello, WebVR! - A-Frame</title> <meta name="description"
content="Hello, WebVR! - A-Frame"> <script src="https://aframe.io/releases/0.7.0/aframe.min.js"></script> <script src="https://jeromeetienne.github.io/AR.js/aframe/build/ aframe-ar.js"></script> </head> <body> <a-scene> <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" src="URL" shadow> <a-animation 中略></a-animation> </a-sphere> <a-sky src="画像URL"></a-sky> </a-scene> </body> AR.jsの読み込みをしたあと、a-sceneタグにembeddedを追加追加 <a-scene embedded> 追加

マーカーを認識してその上にCGを表示 <body> <a-scene embedded arjs> <a-marker preset="hiro"> <a-sphere position="0 1.25
-5" radius="1.25" src="URL" shadow> <a-animation 中略> </a-animation> </a-sphere> </a-marker> <a-sky src="画像URL"></a-sky> </a-scene> </body>  AR表示をするにはマーカーとCGとの関連付けが必要  A-Frameの場合<a-marker></a-marker>でCGを挟む  presetでマーカー名を指定 (付属マーカーのHiro使用)  正方形内のマーカーを独自に作ることも可能 (参考) マーカーの上にこれらを表示したい追加

動作確認表示されたけど位置がズレてる

理由と解決方法(1) <a-marker> </a-marker>で挟まれたCGの原点はマーカーの中心となる <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" src="URL" shadow>
0 0 0 x y z -5 1.25 0 1.25 0

動作確認まだちょっとズレてる下記のように変更して再度実行 <a-sphere position="0 1.25 0" radius="1.25" src="URL" shadow>

理由と解決方法(2)  コンピュータで3D表現をする際に、本来は視点の位置を指定する必要がある  A-Frameでは「いい感じ」に表示される視点の位置をデフォルトで設定してくれる  マーカーの位置の計算はカメラが原点にあることを前提としているため要修正 <body> <a-scene embedded
arjs> <a-marker preset="hiro"> <a-sphere position=“0 1.25 0" radius="1.25" src="URL" shadow> <a-animation 中略> </a-animation> </a-sphere> </a-marker> <a-sky src="画像URL"></a-sky> <a-entity camera></a-entity> </a-scene> </body> カメラを明示的に追加する(位置は原点) X Z Y

動作確認この辺りの表示がじゃま

<head> <title>Hello, WebVR! - A-Frame</title> <meta name="description" content="Hello, WebVR! -
A-Frame"> <script src="https://aframe.io/releases/0.7.0/aframe.min.js"></script> <script src="https://jeromeetienne.github.io/AR.js/aframe/build/ aframe-ar.js"></script> </head> <body> <a-scene embedded arjs="debugUIEnabled: false;"> <a-sphere position="0 1.25 -5" radius="1.25" src="URL" shadow> <a-animation 中略></a-animation> </a-sphere> <a-sky src="画像URL"></a-sky> <a-entity camera></a-entity> </a-scene> </body> 追加

完成

A-Frameまとめ • A-FrameでWebブラウザ対応のVR • オブジェクトの表示とちょっとしたアニメーションならHTMLのタグを書くだけでOK • インタラクティブなことをする場合にはjavascript • 1つのコードでPC/スマホ/HMDみんないける

ほかにもA-Frame対応 ARツールが続々登場

Vuforia  argon.jsと専用ブラウザのArgon4を組み合わせて使用  ポスターのような自然な絵をマーカーにすることが可能

マーカー不要なAR

スマホ・タブレット対応の次世代ARプラットフォーム [特徴]  スマホ等の携帯端末で自己位置推定や平面検出が可能 • Tango: 特殊なカメラを搭載した専用端末で動作 • ARCore: 通常のAndroid端末で動作(予定)
• ARKit: iOS11が動くiPhoneやiPadで動作

スマホ・タブレット対応の次世代ARプラットフォーム画像処理による特徴点追跡とジャイロ・加速度センサによる動き検出

次世代ARプラットフォームの動作例

A-Frame対応の専用ブラウザが登場 WebARonTango WebARonARCore WebARonARKit

さいごに自己紹介氏名：吉永崇(Takashi Yoshinaga) 所属：九州先端科学技術研究所(ISIT) 専門：AR/VRを用いた情報可視化と各種計測コミュニティ：ARコンテンツ作成勉強会主催

Twitterと勉強会ページで情報を発信しています #AR_Fukuoka Googleで「AR勉強会」で検索

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