本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)

ARKit局域網(wǎng)內(nèi)如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)手機(jī)AR畫面同步

需求描述

一個(gè)用戶打開AR應(yīng)用,在房間中放置一個(gè)物體,然后其他用戶加入游戲去找這個(gè)物體

游戲規(guī)則:只有玩家靠近這個(gè)物體1m的范圍內(nèi)才能發(fā)現(xiàn)這個(gè)物體

技術(shù)難點(diǎn):

用戶進(jìn)入AR游戲時(shí),手機(jī)的位置和角度不可能一直,所以就造成的物體不在同一個(gè)地方被發(fā)現(xiàn)

解決方案1:

就是上述所說的,讓兩個(gè)手機(jī)在同一個(gè)位置,朝向同一個(gè)方向同時(shí)啟動(dòng)手機(jī)，由于進(jìn)入AR場(chǎng)景坐標(biāo)系需要移動(dòng)一下手機(jī)原始坐標(biāo)系才能被準(zhǔn)確的定位,所以就造成了很大的誤差

解決方案2

不同手機(jī)在任何位置,都可以啟動(dòng)AR場(chǎng)景,然后當(dāng)一個(gè)玩家藏好物體后,將自己的手機(jī)坐標(biāo)系和其它用戶的手機(jī)坐標(biāo)系進(jìn)行同步轉(zhuǎn)換即可完成坐標(biāo)值的統(tǒng)一

下面先看一張?jiān)韴D

3BB791B7-27AA-4C67-874B-1853A88DA5E7.png

操作分為兩步

第一步 啟動(dòng)AR(無論在什么位置和角度都可以)
第二步 轉(zhuǎn)換坐標(biāo) (將玩家1藏物體的坐標(biāo),轉(zhuǎn)換的到其它玩家坐標(biāo)系上,現(xiàn)實(shí)中的同一個(gè)位置)

ARKit 規(guī)律探究

1.無論手機(jī)在什么角度和位置開啟AR場(chǎng)景坐標(biāo)系的Y軸總是和水平面垂直
2.標(biāo)定手機(jī)是讓手機(jī)表面平行方向一致,這個(gè)時(shí)候相當(dāng)于將兩個(gè)手機(jī)的照相機(jī)的坐標(biāo)自身的坐標(biāo)系是同一個(gè)坐標(biāo)系,這個(gè)時(shí)候,將玩家1,放置物體的坐標(biāo)(x1,y1,z1)先轉(zhuǎn)換到相機(jī)坐標(biāo)系中,轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)為(x2,y2,z2),之后在將這個(gè)坐標(biāo),轉(zhuǎn)換至世界坐標(biāo)系中,轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)為(x3,y3,z3)
3.完成上面轉(zhuǎn)換后,只要在坐標(biāo)x3,y3,z3處放置物體即可

底層深入分析

由于所有玩家的坐標(biāo)系的y軸都是和水平面垂直的,所以我們看做坐標(biāo)系的位置相對(duì)標(biāo)定點(diǎn)的位置,是有沿著y軸旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度,然后平移一個(gè)值所得,只要計(jì)算出兩個(gè)坐標(biāo)系之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)了多少度,平移了多少增量,只要將物體坐標(biāo),也按照這個(gè)規(guī)律,旋轉(zhuǎn)+平移,就可以計(jì)算物體在其他玩家坐標(biāo)系中的位置

先看一下底層算法實(shí)現(xiàn)

下面這個(gè)類主要作用是求出,偏移量和旋轉(zhuǎn)角度Δθ,Δx,Δy,Δz

核心類 TARSceneConverter

import SceneKit
import Foundation

class TARSceneConverter{
var Δθ: Float = 0.0
var Δx: Float = 0.0
var Δy: Float = 0.0
var Δz: Float = 0.0

init(referBeginRef1:SCNVector3, referEndRef1: SCNVector3,
     referBeginRef2: SCNVector3,referEndRef2: SCNVector3,
     collisionPosition1: SCNVector3,
     collisionPosition2: SCNVector3) {
     calculateΔθByBeginPosition(referBeginRef1, endPosition1: referEndRef1, beginPosition2: referBeginRef2, endPosition2: referEndRef2)
     calaulteFactor(position1: collisionPosition1, position2: collisionPosition2)
}
init() {
    
}

// 計(jì)算xz面上向量的旋轉(zhuǎn)角度
// θ = -1 標(biāo)識(shí)
 func     calculateRotationY(beginPosition:SCNVector3,endPosition:SCNVector3) -> Float{
    var θ:Float = 0.0
    let x = endPosition.x 
    let z = endPosition.z
    if z > 0 && x > 0{
        θ = atan(z/x)
    }else if z > 0 && x < 0  {
        θ = atan(z/x) + Float.pi
    }else if z < 0 && x > 0{
        θ = 2*Float.pi + atan(z/x)
    }else if z < 0 && x < 0{
        θ =  Float.pi + atan(z/x)
    }else if x == 0 {
        if z > 0 {
            θ = 0
        }else if z < 0 {
            θ = Float.pi
        }else if z == 0 {
            θ = 0
        }
    }
    return θ
}
  private func calculateΔθByBeginPosition(_ beginPostion1: SCNVector3,
                                     endPosition1: SCNVector3,
                                     beginPosition2: SCNVector3,
                                     endPosition2: SCNVector3){
    self.Δθ = Float( calculateRotationY(beginPosition: beginPostion1, endPosition: endPosition1) - calculateRotationY(beginPosition: beginPosition2, endPosition: endPosition2))
}
  // 計(jì)算需要的因子
 private func calaulteFactor(position1:SCNVector3,position2:SCNVector3){
     let θ2 = calculateRotationY(beginPosition: SCNVector3Zero, endPosition: position2)
     let θ21 = θ2 + self.Δθ

     let x1 = position1.x
     let y1 = position1.y
     let z1 = position1.z
     let x2 = position2.x
     let y2 = position2.y
     let z2 = position2.z
     let r2 = sqrt(pow(x2, 2)+pow(z2, 2))

     let x21 = Float(cos(θ21)) * r2
     let z21 = Float(sin(θ21)) * r2
     let y21 = y2
     self.Δx = x21 - x1
     self.Δy = y21 - y1
     self.Δz = z21 - z1
}

// 轉(zhuǎn)換值從機(jī)場(chǎng)景坐標(biāo)
func convertPositionToMachine(position:SCNVector3)->SCNVector3{
    let x1 = position.x
    let y1 = position.y
    let z1 = position.z
    let x2 = x1 + self.Δx
    let y2 = y1 + self.Δy
    let z2 = z1 + self.Δz
    print("Δx:\(self.Δx)-Δy\(self.Δy)-Δz\(self.Δz)")
    print("x2:\(x2)-y2:\(y2)-z2:\(z2)")
    let θ2 = calculateRotationY(beginPosition: SCNVector3Zero, endPosition: SCNVector3Make(x2, y2, z2))
    print("角度\(θ2)")
    let r2 = sqrt(pow(x2, 2)+pow(z2, 2))
    print(r2)
    let θ21 =  θ2 - self.Δθ
    let x21 = cos(θ21) * r2
    let y21 = y2
    let z21 = sin(θ21) * r2
    return SCNVector3Make(x21, y21, z21)
}
// 先平移目標(biāo)坐標(biāo)系
func translatePositionToMachine(position:SCNVector3)->SCNVector3{
     let x1 = position.x
    let y1 = position.y
    let z1 = position.z
    let x2 = x1 + self.Δx
    let y2 = y1 + self.Δy
    let z2 = z1 + self.Δz
    return SCNVector3Make(x2, y2, z2)
}
// 旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)坐標(biāo)系
func rotationByYToMachine(position:SCNVector3)->SCNVector3{
             let x1 = position.x
    let y1 = position.y
    let z1 = position.z
     let θ2 = calculateRotationY(beginPosition: SCNVector3Zero, endPosition: SCNVector3Make(x1, y1 ,z1))
    print("角度\(θ2)")
    let r2 = sqrt(pow(x1, 2)+pow(z1, 2))
    print(r2)
    let θ21 =  θ2 - self.Δθ
    let x21 = cos(θ21) * r2
    let y21 = y1
    let z21 = sin(θ21) * r2
    return SCNVector3Make(x21, y21, z21)
}

func getFactor()->(Float,Float,Float,Float){
    return (self.Δx,self.Δy,self.Δz,self.Δθ)
}
}

TRSceneConvert.switf

import Foundation
import SceneKit
private let sceneManager = TARSceneManager()
class TARSceneManager{
   var referBeginPosition1: SCNVector3!
   var referEndPosition1: SCNVector3!
   var referBeginPosition2: SCNVector3!
  var referEndPosition2: SCNVector3!
  var collisionPosition1: SCNVector3!
  var collisionPosition2:SCNVector3!
  var converter: TARSceneConverter!
  class func share() -> TARSceneManager{
      return sceneManager
  }
  // 開始執(zhí)行標(biāo)記
  func handleMark(){
      converter = TARSceneConverter(referBeginRef1: referBeginPosition1, referEndRef1: referEndPosition1, referBeginRef2: referBeginPosition2, referEndRef2: referEndPosition2, collisionPosition1:collisionPosition1, collisionPosition2: collisionPosition2)
  }
  // 轉(zhuǎn)換坐標(biāo)到下面的場(chǎng)景
  func convertPositionToFollowScene(position:SCNVector3)->SCNVector3{
      if converter != nil {
         return converter.convertPositionToMachine(position: position)
      }else{
         fatalError("converter is nil")
      }
  }
}

參數(shù)解釋

var referBeginPosition1: SCNVector3! // 主機(jī),初始化時(shí),放置在主機(jī)相機(jī)坐標(biāo)系的一個(gè)點(diǎn),在世界坐標(biāo)系的位置
var referEndPosition1: SCNVector3! //主機(jī),標(biāo)定時(shí) ,上面那個(gè)節(jié)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的位置
var referBeginPosition2: SCNVector3! // 主機(jī),初始化時(shí),放置在主機(jī)相機(jī)坐標(biāo)系的一個(gè)點(diǎn),在世界坐標(biāo)系的位置
var referEndPosition2: SCNVector3! //主機(jī),標(biāo)定時(shí) ,上面那個(gè)節(jié)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的位置
var collisionPosition1: SCNVector3! // 標(biāo)定時(shí),相機(jī)1的世界坐標(biāo)位置
var collisionPosition2:SCNVector3! // 標(biāo)定時(shí),相機(jī)2的世界坐標(biāo)位置

這個(gè)算法有點(diǎn)復(fù)雜,其實(shí)有更好的算法,十句左右代碼就可以搞定,下一篇我們演示一下,本節(jié)就先到這里,代碼會(huì)發(fā)送群里(530957835),查看ToyAR,注意準(zhǔn)備兩臺(tái)6S以上手機(jī),讓兩個(gè)手機(jī)連上同一個(gè)局域網(wǎng),注意修改在TGameRoom文件的主機(jī)ip地址,改成你手機(jī)主機(jī)的ip地址

 self.client.connectHost(host: "192.168.8.108", port: 10001, success: {
       self.client.writeData(user, success: {
        })
    }) { (err) in
        print(err!)
    }