概述
ARKit.png
iOS 11 引入了 ARKit，這是一個全新的框架，允許開發者輕松地為 iPhone 和 iPad 創建無與倫比的增強現實體驗。通過將虛擬對象和虛擬信息同用戶周圍的環境相互融合，ARKit 使得應用跳出屏幕的限制，讓它們能夠以全新的方式與現實世界進行交互。
視覺慣性測距【全局追蹤】
ARKit 使用視覺慣性測距 (Visual Inertial Odometry, VIO) 來精準追蹤周圍的世界。VIO 將攝像頭的傳感器數據同 Core Motion 數據進行融合。這兩種數據允許設備能夠高精度地感測設備在房間內的動作，而且無需額外校準。
場景識別與光亮估量【場景理解】
借助 ARKit，iPhone 和 iPad 可以分析相機界面中所呈現的場景，并在房間當中尋找水平面。ARKit 不僅可以檢測諸如桌子和地板之類的水平面，還可以在較小特征點 (feature points) 上追蹤和放置對象。ARKit 還利用攝像頭傳感器來估算場景當中的可見光總亮度，并為虛擬對象添加符合環境照明量的光量。
高性能硬件與渲染優化【渲染】
ARKit 運行在 Apple A9 和 A10 處理器上。這些處理器能夠為 ARKit 提供突破性的性能，從而可以實現快速場景識別，并且還可以讓您基于現實世界場景，來構建詳細并引人注目的虛擬內容。您可以利用
Metal、Scenekit、Spritekit以及諸如Unity、UNREAL ENGINE之類的第三方工具，來對 ARKit 進行優化。
ARKit與SceneKit
- ARKit：相機捕捉真實世界
- Scenekit：制作3D模型
<ARKit>與<SceneKit>框架關系圖.jpg
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大家可以看到圖中的 ARSession 類，配置 ARSession，然后使用 SceneKit 或者 SpriteKit 來展示 AR 內容。ARSCNView 和 ARSKView 類都是包含在 ARSession 當中的，而 ARSession 對象則用來管理設備動作追蹤和進行圖像處理的，也就是創建 AR 場景的必需品。但是，要運行 Session，您首先必須選擇一種 Session 配置。
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ARWorldTrackingConfiguration：提供高品質的AR體驗，可精確跟蹤設備的位置和方向，并允許平面檢測和命中測試。
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AROrientationTrackingConfiguration：提供僅跟蹤設備方向的基本AR體驗。
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然后，我們在這個配置上調用run（）函數。該會話還具有同時運行的AVCaptureSession和CMMotionManager對象，以獲取用于跟蹤的圖像和運動數據。最后，會話將當前幀輸出到ARFrame對象。
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ARWorldTrackingConfiguration：提供高品質的AR體驗，可精確跟蹤設備的位置和方向，并允許平面檢測和命中測試。
SCNScene：節點【萬物皆Scene】,每一個
Scene都有個根節點RootNode。如圖所示節點類似于NSObject,節點就可以看做是3D物件。
跟蹤設備方向的基本配置
ARFrame：捕獲和位置追蹤、視頻圖像信息。
ARFrame
ARAnchor：一個真實的位置和方向,可用于將對象放置在一個基于“增大化現實”技術的游戲場景。
ARAnchor
Tracking：如圖x、y、z三個軸組成，z軸負數的情況下說明顯示在相機前面的位置，正數的時候顯示在相機后面的位置。
Tracking
AR應用程序
app結構.png
如圖：
- ARKit負責采集場景；
- SceneKit、SpriteKit、Metal負責渲染；
- SpriteKit：在很久以前做平面、立體大家都要依靠OpenCV、OpenGL，由于比較難用，后來有人封裝成cocos2d。蘋果后來在cocos2d基礎上又封裝一層，也就是現在的SpriteKit。效果不錯后iOS8又推出了SceneKit；
- Metal：用來操作GPU；【GPU處理事情的時候是同步處理】
開發環境和適配設備
- Xcode：Xcode9以上版本，最新已更新到到 【Xcode9-beta 6】。
- 設備：需要具有A9或更高版本處理器的iOS設備。
- 系統：當然是iOS11嘍,最新已更新到 【iOS 11 beta 9】,然后下載描述文件。安裝描述文件，重新啟動。檢查軟件更新就可以了。
項目創建
項目創建
選擇SceneKit3D模型
選擇SceneKit
工程創建后初始代碼
override func viewDidLoad() {
super.viewDidLoad()
// Set the view's delegate
sceneView.delegate = self
// Show statistics such as fps and timing information
sceneView.showsStatistics = true
// SCNScene：場景里面包含一個模型，然后把場景放到ARSCNView上，然后就可以展示。
let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/ship.scn")!
// Set the scene to the view
sceneView.scene = scene
}
override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
super.viewWillAppear(animated)
// Create a session configuration
let configuration = ARWorldTrackingConfiguration()
// 通過`run()`啟動追蹤
sceneView.session.run(configuration)
}
override func viewWillDisappear(_ animated: Bool) {
super.viewWillDisappear(animated)
//通過`pause()`暫停
sceneView.session.pause()
}
真機直接運行
真機運行第一次會提示相機權限，開啟后顯示出一個3D飛機在相機前。
運行.gif
下面我們創建一張相機截圖顯示在手機屏幕前
通過添加手勢，點擊后生成截屏圖片顯示在手機前。
@objc func handtap(gestureRecognizer:UITapGestureRecognizer){
guard let currentFrame = sceneView.session.currentFrame else {
return
}
/// 創建圖片
let imagePlane = SCNPlane(width: sceneView.bounds.width / 6000, height: sceneView.bounds.height / 6000)
/// 渲染圖片
imagePlane.firstMaterial?.diffuse.contents = sceneView.snapshot() //截屏
imagePlane.firstMaterial?.lightingModel = .constant
/// 創建節點并添加到sceneView上
let planNode = SCNNode(geometry: imagePlane)
sceneView.scene.rootNode.addChildNode(planNode)
/// 追蹤相機位置
var translate = matrix_identity_float4x4
translate.columns.3.z = -0.1
///取相機里面的數據，放到simdTransform
planNode.simdTransform = matrix_multiply(currentFrame.camera.transform, translate)
}
firstMaterial：渲染
sceneView.snapshot()：sceneView全部內容展示出來【截屏】
matrix_identity_float4x4：【4x4矩陣，x、y、z、高度的部分】
translate.columns.3.z = -0.1：追蹤的位置是在3軸的z軸-0.1的位置
運行結果
下面我們不用程序默認的模型，我們來創建自己的模型，直接代碼走起
1. 創建一個盒子模型，并進行渲染。
let scene = SCNScene()
/// 我們創建幾何模型：盒子
/// chamferRadius：圓角，等于0時，說明是沒有圓角
let box = SCNBox(width: 0.1, height: 0.1, length: 0.1, chamferRadius: 0)
/// 創建節點，傳入幾何
let boxNode = SCNNode(geometry: box)
/// 對盒子進行渲染
/// 創建渲染器
/// material 渲染器
let material = SCNMaterial()
/// 渲染成紅色
//material.diffuse.contents = UIColor.red
/// 渲染一張照片
material.diffuse.contents = UIImage(named: "brick.png")
/// 渲染盒子
box.materials = [material]
/// 設置節點位置
/// SCNVector3：三維【x,y.z]
boxNode.position = SCNVector3(0,0,-0.2)
/// 把結點放到根節點上
scene.rootNode.addChildNode(boxNode)
sceneView.scene = scene
運行效果
2. 創建球體模型，再點擊球體后，進行不同圖片的渲染。
@IBOutlet var sceneView: ARSCNView!
let textures = ["earth.jpg","jupiter.jpg","mars.jpg","venus.jpg","IMG_0008.jpg"]
private var index = 1
override func viewDidLoad() {
super.viewDidLoad()
// Set the view's delegate
sceneView.delegate = self
// Show statistics such as fps and timing information
sceneView.showsStatistics = true
let scene = SCNScene()
/// 我們創建幾何模型：球體
let sphere = SCNSphere(radius: 0.1)
/// 渲染
let material = SCNMaterial()
material.diffuse.contents = UIImage(named: "earth.jpg")
sphere.materials = [material]
/// 創建節點
let sphereNode = SCNNode(geometry: sphere)
sphereNode.position = SCNVector3(0,0,-0.5)
scene.rootNode.addChildNode(sphereNode)
sceneView.scene = scene
/// 創建手勢
registerGestureRecognizers()
}
func registerGestureRecognizers(){
let tapGestureRecognizer = UITapGestureRecognizer(target: self, action: #selector(tapped))
self.sceneView.addGestureRecognizer(tapGestureRecognizer)
}
@objc func tapped (recognizer: UIGestureRecognizer){
/// 獲取ARSCNView
let sceneView = recognizer.view as! ARSCNView
/// 手勢點擊的位置
let touchLoaction = recognizer.location(in: sceneView)
/// 獲取點擊之后的結果
let hitRersults = sceneView.hitTest(touchLoaction, options: [:])
if !hitRersults.isEmpty {
if index == self.textures.count {
index = 0
}
guard let hitRersult = hitRersults.first else {
return
}
/// 更改渲染的圖片
let node = hitRersult.node
node.geometry?.firstMaterial?.diffuse.contents = UIImage(named: textures[index])
index += 1
}
}
運行效果
