解算器 — MRTK3

  • 發行項

規劃求解主要

解算器是一些元件，可協助根據預先定義的演算法來計算物件的位置和方向。 範例：將物件放在使用者注視光線傳播與交集的表面上。

規劃求解系統會決定性地定義這些轉換計算的作業順序，因為沒有可靠的方法可指定給 Unity 元件的更新順序。

解算器提供一系列的行為，以將物件附加至其他物件或系統。 另一個範例是標記物件，該對象會根據相機將滑鼠停留在使用者前面。 規劃求解也可以附加至控制器和 物件，讓對象標記沿著控制器。 所有解算器都可以安全地堆疊，例如卷標行為加上表面磁力加上動量。

如何使用

規劃求解系統包含三種文稿類別：

  • Solver：所有解算器衍生自的抽象基類。 它提供狀態追蹤、平滑參數和實作、自動規劃求解系統整合，以及更新順序。
  • SolverHandler：根據 (範例設定參照對象追蹤：主要相機轉換、手部光線等 ) 、處理規劃求解元件的收集，並依適當順序執行更新它們。

第三個類別是求解器本身。 下列解算器提供基本行為的建置組塊：

  • Orbital：鎖定所參考物件的指定位置和位移。
  • ConstantViewSize：縮放以維護相對於參考物件的檢視的常數大小。
  • RadialView：將物件保留在參考物件所轉換的檢視圓錐內。
  • Follow：將 物件保留在參考物件的一組使用者定義界限內。
  • InBetween：將物件保留在兩個追蹤的對象之間。
  • SurfaceMagnetism：將光線轉換成世界表面，並將對象對齊該表面。
  • DirectionalIndicator：決定物件的位置和方向做為方向指標。 從 SolverHandler Tracked Target 的參考點，此指標會導向所提供的 DirectionalTarget。
  • Momentum：套用加速/速度/摩擦，以模擬由其他求解器/元件移動之對象的動量和彈性。
  • HandConstraint：在不會與 GameObject 交集的區域中追蹤手部的條件約束物件。 適用於手部限制的互動式內容，例如功能表等。此規劃求解旨在使用 XRNode。
  • HandConstraintPalmUp：衍生自 HandConstraint，但包含邏輯，以測試手掌是否在啟用前面向使用者。 此規劃求解只適用於 XRNode 控制器，其行為就像其基類與其他控制器類型一樣。
  • Overlap：重迭追蹤的物件。

若要使用規劃求解系統，請將上述其中一個元件新增至 GameObject。 由於所有解算器都需要 SolverHandler，因此 Unity 會自動建立一個。

注意

您可以在 SolverExamples.scene 檔案中找到如何使用解算器系統的範例。

如何變更追蹤參考

元件的 [追蹤目標類型] 屬性 SolverHandler 會定義所有解算器將用來計算其演算法的參考點。 例如，具有簡單SurfaceMagnetism元件的 實值類型Head會導致從頭部和用戶注視的方向投射光線，以解決所點擊的表面。 屬性的 TrackedTargetType 可能值為：

  • *前端：參考點是主相機的轉換
  • ControllerRay：參照 LinePointer 點是控制器 (上的轉換，也就是動作控制器或手部控制器上的指標原點) 指向線條光線的方向
    • TrackedHandedness使用 屬性來選取手部喜好設定 (，也就是 Left、Right、Both)
  • HandJoint：參考點是特定手部聯合的轉換
    • TrackedHandedness使用 屬性來選取手部喜好設定 (，也就是 Left、Right、Both)
    • TrackedHandJoint使用屬性來判斷要使用的聯合轉換
  • CustomOverride：從指派的參考點 TransformOverride

注意

針對 ControllerRay 和 HandJoint 類型，規劃求解處理程式會先嘗試提供左控制器/手轉換，如果前者無法使用，或除非 TrackedHandedness 屬性另有指定，否則會嘗試向右提供。

重要

大部分的解算器會使用 所 SolverHandler提供之追蹤轉換目標的正向向量。 使用 手部聯合 追蹤的目標類型時，手部聯合的正向向量可能會指向手指，而不是透過手掌。 這取決於提供手部聯合數據的平臺。 針對輸入模擬和 Windows Mixed Reality，向上向量會指向手掌 (，換句話說，綠色向量會向上，藍色向量會向前) 。

若要克服這個問題，請將 上的 SolverHandler[其他旋轉] 屬性更新為<90、0、0>。 這可確保提供給解算器的正向向量指向手掌，並向外向外。

或者，使用 控制器 Ray 追蹤的目標類型來取得類似行為來指向手部。

如何鏈結求解器

可以將多個 Solver 元件新增至相同的 GameObject，進而鏈結其演算法。 元件 SolverHandler 會處理更新相同 GameObject 上的所有解算器。 根據預設， SolverHandler Start 上的呼叫 GetComponents<Solver>() 會依照求解器出現在偵測器中的順序傳回。

此外，將 [已更新的鏈接轉換 ] 屬性設定為 true 會指示 Solver 將計算位置、方向和小數位數儲存到所有求解器 (可存取的中繼變數， GoalPosition) 。 若為 false，則會 Solver 直接更新 GameObject 的轉換。 藉由將轉換屬性儲存至中繼位置，其他求解器可以從中繼變數開始執行其計算。 這是因為 Unity 不允許更新 gameObject.transform，以在相同的框架內堆疊。

注意

開發人員可以直接設定 SolverHandler.Solvers 屬性來修改解算器的執行順序。

如何建立新的規劃求解器

所有解算器都必須繼承自抽象基類 。 Solver 規劃求解延伸模組的主要需求涉及覆 SolverUpdate 寫 方法。 在此方法中，開發人員應該將繼承 GoalPosition的、 GoalRotation和 GoalScale 屬性更新為所需的值。 此外，利用 SolverHandler.TransformTarget 作為取用者所需的參考框架會很有用。

下列程式代碼提供名為 InFront 的新規劃求解元件範例，將附加物件 2 m 放在 前面 SolverHandler.TransformTarget。 取用者會將 設定 SolverHandler.TrackedTargetType 為 Head，然後 SolverHandler.TransformTarget 會是相機轉換，因此此規劃求解會將附加的 GameObject 2 m 放在使用者注視的每個畫面前面。

/// <summary>
/// InFront solver positions an object 2m in front of the tracked transform target
/// </summary>
public class InFront : Solver
{
    ...

    public override void SolverUpdate()
    {
        if (SolverHandler != null && SolverHandler.TransformTarget != null)
        {
            var target = SolverHandler.TransformTarget;
            GoalPosition = target.position + target.forward * 2.0f;
        }
    }
}

規劃求解實作指南

常見的規劃求解屬性

每個規劃求解元件都有一組相同的核心屬性，可控制核心規劃求解行為。

如果已啟用 Smoothing ，規劃求解將會隨著時間逐漸將GameObject的轉換更新為計算值。 每個轉換元件的 LerpTime 屬性都會決定這項變更的速度。 例如，較高的 MoveLerpTime 值會導致畫面之間的移動速度變慢。

如果已啟用 MaintainScale ，規劃求解會利用GameObject的預設本機小數字數。

軌道

類別 Orbital 是沿著卷標的元件，其行為類似於太陽能系統中的行星。 此規劃求解可確保附加的 GameObject 繞著追蹤轉換的軌道。 因此，如果的 SolverHandler[追蹤目標類型] 設定為 Head，則 GameObject 會繞著套用固定位移的用戶頭部。

開發人員可以修改這個固定位移，在用戶周圍保留功能表或其他場景元件，或是在眼睛層級或其他場景元件。 這是藉由變更 Local Offset 和 World Offset 屬性來完成。 Orientation Type 屬性會決定套用至物件的旋轉，如果對象應該維持其原始旋轉，或一律面對相機或面對任何轉換正在驅動其位置。

RadialView

RadialView是另一個標記元件，會在用戶檢視的 frustum 內保留 GameObject 的特定部分。

Min & Max View Degrees 屬性會決定 GameObject 的部分一律必須位於檢視中。

Min & 最大距離屬性會決定 GameObject 應該與使用者保持距離。 例如，以 最小距離 1 公尺前往 GameObject，將 GameObject 推開，以確保它永遠不會比使用者更接近 1 公尺。

一般而言，會RadialView與設定Head為 的追蹤目標類型搭配使用，讓元件遵循使用者的注視。 不過，此元件可以運作，以保留在任何追蹤目標類型的「檢視」中。

追隨

類別 Follow 會將專案置於追蹤目標前方，相對於其本機正向軸。 元素可以鬆散限制 (也稱為「標籤沿著」) ，因此在追蹤的目標移至超出使用者定義的界限之前，不會追蹤它。

它的運作方式與RadialView規劃求解類似，另外還有一些控件可管理 最大水準 & 垂直檢視度 ，以及改變物件 方向的機制。

InBetween

類別 InBetween 會在兩個轉換之間保留附加的 GameObject。 GameObject 自己的 SolverHandler追蹤目標類型 ，而 InBetween 元件的第 二個追蹤目標類型 屬性會定義這兩個轉換端點。 一般而言，這兩種類型都會設定為 CustomOverride ，而產生的 SolverHandler.TransformOverride 和 InBetween.SecondTransformOverride 值會設定為兩個追蹤的端點。

元件InBetween會根據第二個追蹤的目標類型和第二個轉換覆寫屬性，在運行時間建立另一個SolverHandler元件。

沿著兩個轉換之間的這一行，定義 PartwayOffset 物件將放置於0.5作為半角的位置、第一個轉換的1.0，以及第二個轉換的0.0。

SurfaceMagnetism

的運作 SurfaceMagnetism 方式是針對一組表面的 LayerMask 執行光線廣播，並將 GameObject 放在該接觸點。

Surface 一般位移會將 GameObject 設定距離放在表面的正常點上，距離表面的距離以公尺為單位。

相反地， Surface Ray Offset 會將 GameObject 放在距離表面的公尺距離，但相對於所執行光線廣播的方向。 因此，如果 raycast 是使用者的注視，GameObject 會沿著表面的點擊點往近移動至相機。

方向模式會決定要套用的旋轉類型，以相對於表面的一般。

  • 無 - 未套用旋轉
  • TrackedTarget - 物件會面臨驅動光線廣播的追蹤轉換
  • SurfaceNormal - 對象會根據表面上點擊點的一般對齊
  • Blended - 對象會根據表面的正常點對齊，並根據追蹤的轉換來對齊。

若要強制相關聯的 GameObject 在 None 以外的任何模式中保持垂直，請啟用 [保留方向垂直]。

注意

當方向模式設定為 Blended 時，使用 Orientation Blend 屬性來控制旋轉因數之間的平衡。 值為 0.0 的方向完全由 TrackedTarget 模式驅動，而 1.0 的值則完全由 SurfaceNormal 驅動方向。

重疊

Overlap是簡單的規劃求解，可將對象的轉換保留在與轉換目標相同的位置和旋轉SolverHandler's位置。

判斷可叫用哪些表面

將元件新增 SurfaceMagnetism 至 GameObject 時，如果有任何衝突器，請務必考慮 GameObject 及其子系的圖層。 元件的運作方式是執行各種光線廣播，以判斷要針對哪個表面「磁力」本身。 假設規劃求解 GameObject 在 屬性SurfaceMagnetism所列MagneticSurfaces的其中一個層次上具有碰撞器。 在此情況下，Raycast 可能會自行叫用，導致 GameObject 附加至它自己的碰撞點。 您可以藉由將主要 GameObject 和所有子系設定為 Ignore Ray 轉換 層或修改 MagneticSurfaces LayerMask 陣列，以避免這種奇數行為。

相反地， SurfaceMagnetism GameObject 不會與屬性中 MagneticSurfaces 未列出的圖層表面碰撞。 建議您將所有所需的表面放在專用層 (，也就是 Surfaces) ，並將 屬性設定 MagneticSurfaces 為僅此圖層。 使用 預設 或 所有專案 可能會導致UI元件或數據指標參與規劃求解。

最後，光播將會忽略SurfaceMagnetism比MaxRaycastDistance屬性設定還要遠的表面。

DirectionalIndicator

類別是標籤沿著元件，會將 DirectionalIndicator 本身導向至空間中所需點的方向。 當的SolverHandler追蹤目標類型設定Head為 時，最常使用。 如此一來，具有規劃求解的 DirectionalIndicator UX元件會引導使用者查看所需的空間點。 這個點是由 方向目標 屬性決定。

如果用戶可檢視方向目標，或在 中 SolverHandler設定參考範圍，則此規劃求解會停用其下的所有 Renderer 元件。 如果無法檢視，則會在指標上啟用所有專案。

指標的大小會縮小使用者越接近，就是在其FOV中擷取 方向目標 。

  • 最小指標小 數位數 - 指針對象的最小小數字數

  • 最大指標小數位數 - 指針對象的最大小數字數

  • 可見度縮放因數 - 乘數以增加或減少FOV，以判斷 方向目標 點是否可檢視

  • 檢視位移 - 從參照框架 (的觀點來看，相機可能) 和指標方向，這個屬性會定義物件與檢視區中心之間的距離。

方向指標範例場景 (資產/MRTK/Examples/Demos/Solvers/Scenes/DirectionalIndicatorSolverExample.unity)

使用 HandConstraint 和 HandConstraintPalmUp 的手部功能表

此 HandConstraint 行為提供將追蹤物件限制為安全區域以進行手部限制內容 (例如手部 UI、功能表等 ) 安全區域的規劃求解會被視為與手部沒有交集的區域。 也包含 名為 HandConstraintPalmUp 的HandConstraint衍生類別，以示範在手部面向用戶時啟用規劃求解追蹤對象的常見行為。

如需使用手部條件約束求解來建立手部功能表的範例，請參閱手部功能表檔。