ARKit 初探

序言

ARKit主要由三部分组成：

「WWDC2018」-ARKit2 革新 What’s New in ARKit 2

跟踪（Tracking）

跟踪是ARKit的核心组件之一，其提供了设备在物理世界中的位置与方向信息，并对物体进行跟踪，如人脸。

2.场景理解（Scene Understanding)

场景理解通过学习更多关于环境的属性，以对水平平面进行检测，如地面或桌面；iOS 11.3开始还支持检测垂直平面。这些在场景中平面可用于放置虚拟物体。此外，场景理解还会了解当前环境的光照情况，以提供光照信息用于在虚拟场景中反映真实环境，避免过亮或过暗。

3.渲染（Rendering）

通过ARKit可以很容易地集成你所选的渲染引擎。ARKit可通过SceneKit和SpriteKit渲染。Xcode中还提供了Metal模板，方便快速地开始你的增强现实体验（augmented reality experience）项目。此外，Unity和Unreal也已经集成ARKit完整的功能集到他们主流的游戏引擎中，因此你可以通过这些引擎开始使用ARKit。

ARKit 2 新特性

主要新特性如下：

1. 保存与加载地图（Saving and Loading Maps）：用于支持持久化与多用户体验的强大新特性。
2. 环境纹理（Environment Texturing）：用于更逼真地渲染你的增强现实场景（augmented reality scene）。
3. 图像跟踪（Image Tracking）：对真实场景中的2D图像进行跟踪。
4. 物体检测（Object Detection）：对真实场景中的3D物体进行跟踪。
5. 人脸跟踪的提升（Face Tracking Enhancements）

话不多说先上干货

1.AR技术简介

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。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。

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

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

开发的环境

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）

下来进入小项目实战

ARKit物体跟随相机移动流程介绍

1.搭建环境
2.搭建ARKit工作环境
3.开启AR扫描
4.点击屏幕添加一个3D虚拟物体

搭建环境

1.ARSCNView是UIView的子类的子类，所以从理论上来说，我们应用框架UIKit是可以加载AR场景的

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2.给界面添加一个按钮开启AR之旅，创建一个ARSCNViewController：继承于UIViewController，点击按钮跳转到自定义ARSCNViewController

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搭建ARKit工作环境

一个完整的ARKit工作环境必须要搭建三个对象:ARSCNView（一旦创建，系统会帮我们创建一个场景Scene和相机），ARSession（开启AR和关闭AR都是靠它），ARSessionConfiguration(少了会话追踪配置，AR会话是无法独立工作的)

#import "ARSCNViewViewController.h"

//3D游戏框架
#import <SceneKit/SceneKit.h>
//ARKit框架
#import <ARKit/ARKit.h>

@interface ARSCNViewViewController ()

//AR视图：展示3D界面
@property(nonatomic,strong)ARSCNView *arSCNView;

//AR会话，负责管理相机追踪配置及3D相机坐标
@property(nonatomic,strong)ARSession *arSession;

//会话追踪配置：负责追踪相机的运动
@property(nonatomic,strong)ARSessionConfiguration *arSessionConfiguration;

//飞机3D模型(本小节加载多个模型)
@property(nonatomic,strong)SCNNode *planeNode;

@end

pragma mark -搭建ARKit环境

#pragma mark -搭建ARKit环境


//懒加载会话追踪配置
- (ARSessionConfiguration *)arSessionConfiguration
{
    if (_arSessionConfiguration != nil) {
        return _arSessionConfiguration;
    }

    //1.创建世界追踪会话配置（使用ARWorldTrackingSessionConfiguration效果更加好），需要A9芯片支持
    ARWorldTrackingSessionConfiguration *configuration = [[ARWorldTrackingSessionConfiguration alloc] init];
    //2.设置追踪方向（追踪平面，后面会用到）
    configuration.planeDetection = ARPlaneDetectionHorizontal;
    _arSessionConfiguration = configuration;
    //3.自适应灯光（相机从暗到强光快速过渡效果会平缓一些）
    _arSessionConfiguration.lightEstimationEnabled = YES;

    return _arSessionConfiguration;

}

//懒加载拍摄会话
- (ARSession *)arSession
{
    if(_arSession != nil)
    {
        return _arSession;
    }
    //1.创建会话
    _arSession = [[ARSession alloc] init];
    //2返回会话
    return _arSession;
}

//创建AR视图
- (ARSCNView *)arSCNView
{
    if (_arSCNView != nil) {
        return _arSCNView;
    }
    //1.创建AR视图
    _arSCNView = [[ARSCNView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];
    //2.设置视图会话
    _arSCNView.session = self.arSession;
    //3.自动刷新灯光（3D游戏用到，此处可忽略）
    _arSCNView.automaticallyUpdatesLighting = YES;

    return _arSCNView;
}

开启AR扫描

我们只需要先将AR视图添加到当前UIView中，然后开启AR会话即可开始我们的AR之旅

这里需要特别注意的是，最好将开启ARSession的代码放入viewDidAppear而不是viewDidLoad中，这样可以避免线程延迟的问题。

@implementation ARSCNViewViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];


    // Do any additional setup after loading the view.
}

- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated
{
    [super viewDidAppear:animated];

    //1.将AR视图添加到当前视图
    [self.view addSubview:self.arSCNView];
    //2.开启AR会话（此时相机开始工作）
    [self.arSession runWithConfiguration:self.arSessionConfiguration];

}

点击屏幕添加一个3D虚拟物体(飞机)

默认情况下，节点SCNNode的x/y/z位置是(0,0,0),也就是摄像头所在的位置，每一个ARSession在启动时，摄像头的位置就是3D世界的原点，而且这个原点不再随着摄像头的移动而改变，是第一次就永久固定的

点击屏幕添加飞机

(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> )touches withEvent:(UIEvent )event
{
//1.使用场景加载scn文件（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）--------在右侧我添加了许多3D模型，只需要替换文件名即可
SCNScene scene = [SCNScene sceneNamed:@"Models.scnassets/ship.scn"];
//2.获取飞机节点（一个场景会有多个节点，此处我们只写，飞机节点则默认是场景子节点的第一个）
//所有的场景有且只有一个根节点，其他所有节点都是根节点的子节点
SCNNode shipNode = scene.rootNode.childNodes[0];

//3.将飞机节点添加到当前屏幕中
[self.arSCNView.scene.rootNode addChildNode:shipNode];
}

接下来下面就快拿起你的手机测试吧