ARKit从入门到精通（1）-ARKit初体验

ARKit从入门到精通（1）-ARKit初体验

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• 该系列文章共十篇，笔者将由易到难循序渐进的介绍ARKit开发

• 废话不多说，先看效果

  • 桌子上的绿萝太孤独了，给它来一个郁金香陪伴一下吧~

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• 在椅子上摆瓶花吧~

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• 飞机跟着摄像头移动

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• 台灯围绕着摄像机旋转

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1.1-AR技术简介

• 增强现实技术（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

• 一个最简单地AR场景实现所需要的技术以及步骤包含如下

  • 1.多媒体捕捉现实图像：如摄像头
  • 2.三维建模:3D立体模型
  • 3.传感器追踪:主要追踪现实世界动态物体的六轴变化，这六轴分别是X、Y、Z轴位移及旋转。其中位移三轴决定物体的方位和大小，旋转三周决定物体显示的区域。
  • 4.坐标识别及转换：3D模型显示在现实图像中不是单纯的frame坐标点，而是一个三维的矩阵坐标。这基本上也是学习AR最难的部分，好在ARKit帮助我们大大简化了这一过程。
  • 4.除此之外，AR还可以与虚拟物体进行一些交互。

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1.2-ARKit概述及特点介绍

• 1.ARKit是2017年6月6日，苹果发布iOS11系统所新增框架,它能够帮助我们以最简单快捷的方式实现AR技术功能。

• 2.ARKit框架提供了两种AR技术，一种是基于3D场景(SceneKit)实现的增强现实，一种是基于2D场景(SpriktKit)实现的增强现实

  • 一般主流都是基于3D实现AR技术，ARKit不仅支持3D游戏引擎SceneKit还支持2D游戏引擎SpriktKit，这一点出乎笔者意料之外

• 3.要想显示AR效果，必须要依赖于苹果的游戏引擎框架（3D引擎SceneKit，2D引擎SpriktKit），主要原因是游戏引擎才可以加载物体模型。

  • 虽然ARKit框架中视图对象继承于UIView，但是由于目前ARKit框架本身只包含相机追踪，不能直接加载物体模型，所以只能依赖于游戏引擎加载ARKit

• 4.误区解读：ARKit虽然是iOS11新出的框架，但并不是所有的iOS11系统都可以使用，而是必须要是处理器A9及以上才能够使用，苹果从iPhone6s开始使用A9处理器，也就是iPhone6及以前的机型无法使用ARKit

• 5.开发环境介绍

  • 1.Xcode版本：Xcode9及以上
  • 2.iOS系统:iOS11及以上
  • 3.iOS设备：处理器A9及以上（6S机型及以上）
  • 4.MacOS系统：10.12.4及以上（安装Xcode9对Mac系统版本有要求）
  • 目前只有Bete版本，链接地址:https://developer.apple.com/download/

1.3-ARKit初体验之3D效果

• 1.打开Xcode9bete版本，新建一个工程，选择Augmented Reality APP(Xcode9新增),点击next

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• 2.在包含技术选项中选择SceneKit

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• 3.此时,Xcode会自动为我们生成一段极其简洁的AR代码
  • 本小节主要体验一下系统的AR效果，代码的具体含义以及ARKit框架的架构及具体使用将会在后期介绍

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#import "ViewController.h"

@interface ViewController () 

//ARKit框架中用于3D显示的预览视图
@property (nonatomic, strong) IBOutlet ARSCNView *sceneView;

@end

    
@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // Set the view's delegate
    //设置代理
    self.sceneView.delegate = self;
    
    // Show statistics such as fps and timing information
    //ARKit统计信息
    self.sceneView.showsStatistics = YES;
    
    // Create a new scene
    //使用模型创建节点（scn格式文件是一个基于3D建模的文件，使用3DMax软件可以创建，这里系统有一个默认的3D飞机）
    SCNScene *scene = [SCNScene sceneNamed:@"art.scnassets/ship.scn"];
    
    // Set the scene to the view
    //设置ARKit的场景为SceneKit的当前场景（SCNScene是Scenekit中的场景，类似于UIView）
    self.sceneView.scene = scene;
}

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];
    
    // Create a session configuration
    //创建一个追踪设备配置（ARWorldTrackingSessionConfiguration主要负责传感器追踪手机的移动和旋转）
    ARWorldTrackingSessionConfiguration *configuration = [ARWorldTrackingSessionConfiguration new];
    
    // Run the view's session
    // 开始启动ARSession会话（启动AR）
    [self.sceneView.session runWithConfiguration:configuration];
}

- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
    [super viewWillDisappear:animated];
    
    // Pause the view's session
    // 暂停ARSession会话
    [self.sceneView.session pause];
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Release any cached data, images, etc that aren't in use.
}

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• 效果演示
  • 3D效果AR特点：1.飞机能够随着摄像头位置的变化而看到不同的部位（六轴） 2.飞机能够随着摄像头的远近进行缩放

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1.2-ARKit初体验之2D效果

• 示例效果是点击屏幕，在中心点生成一个2D AR图像

• 2D效果的AR与3D效果有一点的区别

• 1.使用步骤与3D基本类似，在创建Xcode的时候选择SpriteKit引擎

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• 2.此时Xcode会为我们生成简洁的2D地图加载场景

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• 完整代码

#import "ViewController.h"
#import "Scene.h"

@interface ViewController () 

//ARSKView是ARKit框架中负责展示2D AR的预览视图
@property (nonatomic, strong) IBOutlet ARSKView *sceneView;

@end


@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // Set the view's delegate
    //设置场景视图代理
    self.sceneView.delegate = self;
    
    // Show statistics such as fps and node count
    
    //显示帧率
    self.sceneView.showsFPS = YES;
    //显示界面节点（游戏开发中，一个角色对应一个节点）
    self.sceneView.showsNodeCount = YES;
    
    // Load the SKScene from 'Scene.sks'
    //加载2D场景（2D是平面的）
    Scene *scene = (Scene *)[SKScene nodeWithFileNamed:@"Scene"];
    
    // Present the scene
    //AR预览视图展现场景（这一点与3D视图加载有区别）
    [self.sceneView presentScene:scene];
}

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];
    
    // Create a session configuration
    //创建设备追踪设置
    ARWorldTrackingSessionConfiguration *configuration = [ARWorldTrackingSessionConfiguration new];
    
    // Run the view's session
    
    //开始启动AR
    [self.sceneView.session runWithConfiguration:configuration];
}

- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
    [super viewWillDisappear:animated];
    
    // Pause the view's session
    [self.sceneView.session pause];
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Release any cached data, images, etc that aren't in use.
}

#pragma mark - ARSKViewDelegate


//点击界面会调用，类似于touch begin方法  anchor是2D坐标的瞄点
- (SKNode *)view:(ARSKView *)view nodeForAnchor:(ARAnchor *)anchor {
    // Create and configure a node for the anchor added to the view's session.
    
    //创建节点（节点可以理解为AR将要展示的2D图像）
    SKLabelNode *labelNode = [SKLabelNode labelNodeWithText:@"�"];
    //显示在屏幕中心
    labelNode.horizontalAlignmentMode = SKLabelHorizontalAlignmentModeCenter;
    labelNode.verticalAlignmentMode = SKLabelVerticalAlignmentModeCenter;
    return labelNode;
}

- (void)session:(ARSession *)session didFailWithError:(NSError *)error {
    // Present an error message to the user
    
}

- (void)sessionWasInterrupted:(ARSession *)session {
    // Inform the user that the session has been interrupted, for example, by presenting an overlay
    
}

- (void)sessionInterruptionEnded:(ARSession *)session {
    // Reset tracking and/or remove existing anchors if consistent tracking is required
    
}

@end

• 效果预览
  • 2D ARKit支持加载emoji表情符号图片
  • 2D 只有3轴（X/Y移动，Z轴放大和缩小），旋转的情况下不会有效果（因为2D的图像只是一个平面图形）

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• 下一小节将会ARKit架构及API介绍:[ARKit从入门到精通（2）-ARKit工作原理及流程介绍]http://www.jianshu.com/p/0492c7122d2f