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ARKit从入门到精通(1)--显示Cube(原生方法实现)

在全新AR开发专栏的第一篇我们通过一个简单的project(在显示环境放置一个cube)来了解ARKit的核心功能与API特性。通过这个过程,你将了解ARKit如何在真实的设备中工作,从而与创建的3D对象进行交互。


前提说明

1.本部分教程使用的是原生iOS开发,目前不涉及Unity,主要使用SceneKit。

2.使用的软件版本:Xcode 9。

3.使用的开发语言版本:Swift 4

4.本系列专栏希望通过简洁的语言与图片帮助大家更好的理解ARKit开发流程,帮助大家开发出炫酷的AR应用。

Step 1: 创建项目

打开Xcode,点击File > New > Project…,选择Single View App,点击Next创建项目,命名为ARKitDemo。如下图操作所示:


设置SceneKit View

打开Main.storyboard,将ARKit SceneKit视图拖放到视图控制器上。


然后将ARKit SceneKit视图约束填充整个视图控制器。


Step 2: 编辑代码实现open camera

连接IBOutlet

ViewController.swift文件的顶部添加一个import语句来导入ARKit:

import ARKit复制代码

然后按住control键并从ARKit SceneKit视图拖拽到ViewController.swift文件。当提示时,命名IBOutlet sceneView。可以删除didReceiveMemoryWarning() 方法,目前我们并不需要它。


配置ARSCNView Session

我们的AR应用程序是通过摄像头观察世界和周围的环境。所以接下来我们需要设置Camera:

配置ARKit SceneKit View。在ViewController类中插入以下代码:

override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {    
super.viewWillAppear(animated)    
let configuration = ARWorldTrackingConfiguration()    
sceneView.session.run(configuration)
}复制代码

viewWillAppear(_:)方法中,我们初始化了一个名为ARWorldTrackingConfiguration的AR配置。主要用于实现World Tracking功能。

The World Tracking配置跟踪设备的方向和位置,它还能通过设备的Camera探测真实世界的表面。

设置sceneView’s AR session来运行我们刚刚初始化的配置。AR session管理视图内容的运动跟踪和camera图像处理。

现在在ViewController中添加另一个方法:

override func viewWillDisappear(_ animated: Bool) {    
super.viewWillDisappear(animated)    
sceneView.session.pause()
}复制代码

在viewWillDisappear(_:)方法中主要处理:停止tracking和视图内容的图像。

Camera 授权

在我们运行应用程序之前,我们需要通知用户我们将使用他们设备的摄像头实现增强现实功能。这是iOS 10发布以来的一个要求。

打开Info.plist。右键单击空白区域并选择Add row。设置私隐相机使用说明键。值可以设置为Augmented Reality。如下图所示:


接下来我们提前测试下Camera是否可以顺利的调用出来。将测试手机连接到Mac上。在Xcode上构建并运行该项目。该应用程序应该会提示你允许摄像头进入。如下图所示:


Step 3: 添加3D物体

插入以下代码到你的ViewController类:

func addBox() {
    let box = SCNBox(width: 0.1, height: 0.1, length: 0.1, chamferRadius: 0)
    
    let boxNode = SCNNode()
    boxNode.geometry = box
    boxNode.position = SCNVector3(0, 0, -0.2)
    
    let scene = SCNScene()
    scene.rootNode.addChildNode(boxNode)
    sceneView.scene = scene
}复制代码

  • 创建一个Box,1 Float = 1 meter。

  • 创建一个node。node表示物体在三维空间中的位置和坐标。node本身没有可见的内容。

  • 给node设置一个形状(Box)。

  • 设置box的位置。这个位置相对于camera的,右边是X正,左边是X负。上面表示Y正,向下表示Y负。向后表示Z正,向前表示Z负。

  • 创建一个scene(SceneKit scene),将box添加到场景中去。

  • sceneView的scene设置为显示刚刚创建的场景。

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    addBox()
}复制代码

接下来Build,打开camera,出现白色的box,效果如下图:


addBox()的方法也可以这样写:

func addBox() {
    let box = SCNBox(width: 0.05, height: 0.05, length: 0.05, chamferRadius: 0)
    
    let boxNode = SCNNode()
    boxNode.geometry = box
    boxNode.position = SCNVector3(0, 0, -0.2)
    
    sceneView.scene.rootNode.addChildNode(boxNode)
}复制代码

Step 4: 添加手势(点击删除3D物体)

在ViewController.swift文件中插入以下方法:

@objc func didTap(withGestureRecognizer recognizer: UIGestureRecognizer) {
    let tapLocation = recognizer.location(in: sceneView)
    let hitTestResults = sceneView.hitTest(tapLocation)
    guard let node = hitTestResults.first?.node else { return }
    node.removeFromParentNode()
}复制代码

创建了一个didTap(带有gesturerecognizer:)方法。检索用户相对于sceneView的点击位置,然后t查看是否点击了任何node。然后从hitTestResults中找到第一个node。如果结果确实包含至少一个node,那么我们将从其父节点删除第一个节点。

在测试删除对象之前,更新viewDidLoad()方法,添加对addTapGestureToSceneView()方法的调用:

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    
    addBox()
    addTapGestureToSceneView()
}复制代码

Step 5: 添加多个3D物体

在ViewController类的末尾创建一个extension:

extension float4x4 {
    var translation: float3 {
        let translation = self.columns.3
        return float3(translation.x, translation.y, translation.z)
    }
}复制代码

extension将矩阵转换为float3。修改addBox()方法:

func addBox(x: Float = 0, y: Float = 0, z: Float = -0.2) {
    let box = SCNBox(width: 0.1, height: 0.1, length: 0.1, chamferRadius: 0)
    
    let boxNode = SCNNode()
    boxNode.geometry = box
    boxNode.position = SCNVector3(x, y, z)
    
    sceneView.scene.rootNode.addChildNode(boxNode)
}复制代码

修改didTap(使用gesturerecognizer:)方法,在guard let语句内部和return语句之前。添加以下代码:

let hitTestResultsWithFeaturePoints = sceneView.hitTest(tapLocation, types: .featurePoint)
 
if let hitTestResultWithFeaturePoints = hitTestResultsWithFeaturePoints.first {
    let translation = hitTestResultWithFeaturePoints.worldTransform.translation
    addBox(x: translation.x, y: translation.y, z: translation.z)
}复制代码

接下来实现使用x、y和z在检测到的点击时添加一个新的box。didTap(withGestureRecognizer:)方法的代码如下:

@objc func didTap(withGestureRecognizer recognizer: UIGestureRecognizer) {
    let tapLocation = recognizer.location(in: sceneView)
    let hitTestResults = sceneView.hitTest(tapLocation)
    guard let node = hitTestResults.first?.node else {
        let hitTestResultsWithFeaturePoints = sceneView.hitTest(tapLocation, types: .featurePoint)
        if let hitTestResultWithFeaturePoints = hitTestResultsWithFeaturePoints.first {
            let translation = hitTestResultWithFeaturePoints.worldTransform.translation
            addBox(x: translation.x, y: translation.y, z: translation.z)
        }
        return
    }
    node.removeFromParentNode()
}复制代码

运行效果如下图:


参考链接:https://www.appcoda.com/arkit-introduction-scenekit/


------AR Portal(AR开发者社区)整理

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