Дослідження засобів синхронізації жестів та рухів у VR веб-просторі

Abstract

Метою цього дослідження є комплексний аналіз та оптимізація засобів синхронізації жестів та рухів у віртуальній реальності за допомогою веб-технологій. Дослідження зосереджується на визначенні найефективніших методів інтеграції VR-рішень у веб-простір, що дозволяє підвищити природність та інтуїтивність взаємодії користувачів з віртуальними середовищами. Особлива увага приділяється вивченню можливостей сучасних веб-платформ, таких як React XR та React 360, з метою розробки інтерактивних веб-VR додатків, які забезпечують точне та плавне управління жестами та рухами користувачів. Дослідження базується на порівняльному аналізі ефективності існуючих веб-бібліотек для створення VR-досвідів, таких як React XR та React 360. Використовуються експериментальні методи для тестування різних підходів до синхронізації жестів та рухів, включаючи сенсори руху, камери та алгоритми машинного навчання. У процесі дослідження розглядаються технічні аспекти реалізації VR-додатків, зокрема, використання фільтра Калмана для корекції рухів та реалізація реактивного програмування для динамічного оновлення віртуального середовища. Емпіричні дані збираються через серію експериментів з інтерактивними веб-VR додатками, що дозволяє оцінити ефективність різних методів синхронізації. Аналіз показав, що використання бібліотек React XR та React 360 значно покращує якість та швидкість створення веб-VR додатків. React XR, завдяки своїй безкоштовності, відкритому коду та активній спільноті розробників, виявилася більш ефективною для швидкої інтеграції VR-рішень у веб-простір. Використання фільтра Калмана забезпечує точну корекцію рухів користувачів, що дозволяє створювати більш реалістичні та іммерсивні досвіди. Крім того, методи синхронізації, що базуються на сенсорах та алгоритмах комп'ютерного зору, дозволяють точно відстежувати жести та рухи користувачів, забезпечуючи їх плавну передачу у віртуальне середовище. У ході дослідження вперше проведено системний аналіз ефективності використання бібліотек React XR та React 360 для синхронізації жестів та рухів шляхом визначення критеріїв ефективності, таких як швидкість обробки жестів, плавність анімації та точність відтворення рухів. Запропоновані методики синхронізації, зокрема, застосування фільтра Калмана та фільтра Вінера, показали високу точність та ефективність у створенні інтерактивних та реалістичних VR-досвідів. Дослідження також підкреслює важливість вибору оптимальних веб-технологій для підвищення продуктивності та зручності використання VR-додатків. Оптимальні веб-технології в цьому контексті визначаються за такими критеріями, як швидкість обробки даних, плавність анімації, зручність інтеграції, масштабованість та підтримка розробників. Продуктивність оцінювалася за швидкістю відгуку системи на жести та рухи користувача, яка включала час затримки обробки даних. Зручність використання аналізувалася на основі простоти інтеграції технологій у існуючі веб-додатки, а також на основі відгуків розробників щодо легкості освоєння та використання цих бібліотек. Результати дослідження можуть бути корисними для розробників, які працюють над створенням інтерактивних веб-VR додатків у різних сферах, включаючи освіту, медицину та електронну комерцію. Використання React XR та React 360 дозволяє швидко інтегрувати VR-технології у веб-простір, що сприяє підвищенню інтуїтивності та природності взаємодії користувачів з віртуальними середовищами. Застосування методів синхронізації, таких як фільтр Калмана, забезпечує точну та плавну передачу рухів користувачів у віртуальне середовище, що є ключовим для створення реалістичних та захоплюючих VR-досвідів.

The purpose of this research is a comprehensive analysis and optimization of gesture and motion synchronization tools in virtual reality using web technologies. The study focuses on identifying the most effective methods for integrating VR solutions into web space to enhance the naturalness and intuitiveness of user interaction with virtual environments. Special attention is given to exploring the capabilities of modern web platforms such as React XR and React 360 for developing interactive web VR applications that provide precise and smooth gesture and motion control for users. The research is based on a comparative analysis of the effectiveness of existing web libraries for creating VR experiences, such as React XR and React 360. Experimental methods are employed to test different approaches to synchronization of gestures and motions, including motion sensors, cameras, and machine learning algorithms. Technical aspects of VR application implementation are examined, including the use of Kalman filter for motion correction and reactive programming for dynamic virtual environment updates. Empirical data is collected through a series of experiments with interactive web VR applications to evaluate the effectiveness of different synchronization methods. The analysis shows that the use of React XR and React 360 libraries significantly improves the quality and speed of developing web VR applications. React XR, due to its free availability, open-source nature, and active developer community, has proven more effective for rapid integration of VR solutions into web space. The use of the Kalman filter ensures accurate correction of user movements, enabling the creation of more realistic and immersive experiences. Additionally, synchronization methods based on sensors and computer vision algorithms allow precise tracking and smooth transmission of user gestures and movements into the virtual environment. The research provides a systematic analysis of the effectiveness of using React XR and React 360 libraries for gesture and movement synchronization by defining efficiency criteria such as gesture processing speed, animation smoothness, and movement reproduction accuracy. The proposed synchronization methods, including the application of the Kalman filter and the Wiener filter, demonstrated high accuracy and efficiency in creating interactive and realistic VR experiences. The study also highlights the importance of selecting optimal web technologies to enhance the performance and usability of VR applications. Optimal web technologies in this context are determined by criteria such as data processing speed, animation smoothness, ease of integration, scalability, and developer support. Performance was assessed based on the system's response speed to user gestures and movements, which included data processing latency. Usability was analyzed based on the ease of integrating technologies into existing web applications and developer feedback on the ease of learning and using these libraries. The research findings can be useful for developers working on creating interactive web-VR applications in various fields, including education, medicine, and e-commerce. Using React XR and React 360 allows for the rapid integration of VR technologies into the web space, enhancing the intuitiveness and naturalness of user interactions with virtual environments. The application of synchronization methods, such as the Kalman filter, ensures accurate and smooth transmission of user movements into the virtual environment, which is crucial for creating realistic and engaging VR experiences.