ARKit 增强现实简介

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什么是增强现实？

增强现实 (AR) 就是将虚拟元素以数字方式放入现实世界并与这些元素进行交互，就像它们真的存在一样。AR 为许多领域开辟了令人兴奋的新可能性，包括导航、游戏、军事技术、旅行增强等。

我们可以用 AR 出现之前不可能的方式来美化现实世界的环境。可能性是无穷无尽的，唯一的限制就是我们的创造力。

苹果于 2017 年 6 月在全球开发者大会 (WWDC) 上发布了ARKit 框架。ARKit框架依赖于 iOS 的高级功能，例如实时世界跟踪和命中测试、水平平面检测以及将真实照明应用于虚拟物体的能力。

但我们不必成为所有这些领域的专家。ARKit 隐藏了所有底层复杂性，使创建 AR 应用程序变得相当简单。

以下是我们将在本教程中构建的 AR 演示的屏幕截图：

跟着我一起看看我们是如何实现的。你可以从Github下载演示项目。

您的第一个 AR 应用程序

您将在几分钟内创建您的第一个 iOS 增强现实应用。兴奋吗？继续阅读。

先决条件

要实现本教程中的 ARKit 演示，您需要一台装有Xcode 9或更高版本的Mac。此外，ARKit 需要 A9 或更新的处理器来实时执行所有复杂的计算。因此，您需要 iPhone SE、iPhone 6s、iPhone 6s Plus、第 5 代 iPad 或运行 iOS 11 的较新设备。

请注意，ARKit 应用程序不会在模拟器中运行。

让我们开始吧

通过 Xcode 9 和上述硬件，Apple 让我们能够轻松创建精美逼真的增强现实应用和游戏。Xcode 9 甚至附带专用模板，让我们能够在几分钟内构建我们的第一个 ARKit 应用。

打开 Xcode 并选择File -> New -> Project。选择Augmented Reality App模板：

点击Next，然后为你的项目选择一个名字（例如，“FirstARKitApp”）。你可以保留其他设置的默认设置（语言：Swift，内容技术：SceneKit）。点击Next，然后在你选择的文件夹中创建项目。

恭喜！您刚刚创建了您的第一个增强现实应用程序。

是的，你没看错！无需编码。在真实设备上运行应用后，你将看到以下内容：

现在，让我们仔细看看生成的项目。 Main.storyboard包含一个视图控制器，该控制器具有ARSCNView类型的主视图。ARSCNView是一种特殊视图，用于显示将设备的摄像头视图与虚拟 3D 内容融合的场景。该视图连接到ViewController.swift文件中的 sceneView 出口：

      @IBOutlet var sceneView: ARSCNView!

接下来，让我们检查一下 ViewController 的viewDidLoad()方法：

      override func viewDidLoad() {
  super.viewDidLoad()

  // Set the view's delegate
  sceneView.delegate = self

  // Show statistics such as fps and timing information
  sceneView.showsStatistics = true

  // Create a new scene
  let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/ship.scn")!

  // Set the scene to the view
  sceneView.scene = scene
}
    

sceneView 的委托设置为self ，但在本演示中我们不会使用ARSCNViewDelegate 。

      sceneView.showsStatistics = true

通过将showsStatistics属性设置为 true，我们将在运行应用程序时看到实时统计数据。

点击左下角的+图标可以显示更多详细信息：

绿色条是性能指标。满条表示性能良好。
渲染引擎显示在性能指示器的右侧。可能的值是 GL（OpenGL）和 Mt（Metal）。在能够运行 ARKit 的现代设备上，您会看到 Mt。
FPS 计数器显示帧速率，即每秒屏幕更新的次数。60 是最大值，30 以上的值也是可以接受的。
节点数（菱形图标旁边的值）显示场景图中的节点数。稍后将详细介绍。
下一条信息是多边形数量指示器。它显示当前场景中渲染了多少个多边形。
环形图显示了渲染一帧所花费的时间。我们还可以看到渲染一帧需要多少时间。在这个例子中，显示一帧仅花费了 0.4 毫秒。因此，如果设备支持如此高的帧速率，我们可以显示高达 2500 帧/秒。

接下来我们加载场景：

      let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/ship.scn")!

SCNScene实例表示 3D 场景及其内容，包括灯光、3D 对象、摄像头和其他属性。当前场景使用与 ARKit 模板捆绑在一起的ship.scn进行初始化：

这艘船将会在我们的演示中显示并与现实世界相结合。最后，我们将场景分配给ARSceneView对象：

      sceneView.scene = scene

我们几乎准备好运行我们的第一个 AR 应用了。最后的配置步骤在viewWillAppear()委托方法中执行：

      override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
  super.viewWillAppear(animated)
  // Create a session configuration
  let configuration = ARWorldTrackingConfiguration()
  // Run the view's session
  sceneView.session.run(configuration)
}
    

ARSCNView有一个与之关联的 AR 会话。ARSession处理摄像头图像并跟踪设备的运动。调用ARsession的run()方法后，AR 处理开始。run ()方法需要一个有效的ARConfiguration实例。此配置对象定义会话的运动和场景跟踪行为。

ARConfiguration无法直接实例化。请改用 ARKit 提供的以下子类之一。

引用 ARKit 文档：

ARWorldTrackingConfiguration：提供高质量的 AR 体验，使用后置摄像头精确跟踪设备的位置和方向，并允许平面检测和命中测试。
AROrientationTrackingConfiguration：提供使用后置摄像头并仅跟踪设备方向的基本 AR 体验。
ARFaceTrackingConfiguration：提供使用前置摄像头并跟踪用户脸部运动和表情的 AR 体验。

ARKit 模板使用ARWorldTrackingConfiguration类。此类配置还将跟踪设备的位置和方向变化。因此，我们将能够自由移动保持在现实世界固定位置的宇宙飞船模型。

如果我改用AROrientationTrackingConfiguration，设备的位置变化将不会被跟踪。因此，星际飞船将与设备一起移动。我们可以使用此配置来显示围绕我们设备运行的太阳系行星。

然而，缺乏位置变化跟踪对于大多数 AR 应用和游戏来说是一个大问题，所以你最终可能会使用ARWorldTrackingConfiguration。除了位置和方向变化之外，ARFaceTrackingConfiguration还可以跟踪面部表情，这为更多应用提供了可能。

请注意，ARFaceTrackingConfiguration 需要iPhoneX 的 TrueDepth 相机。

下一步

继续阅读本系列的下一篇指南《客厅中的虚拟 3D 形状》。

如果您喜欢这篇关于 ARKit 的快速介绍，您可能想了解更多。您可能想查看我在 Pluralsight 上的 Swift 课程。我谈论设计模式和 Swift 最佳实践、技巧和窍门。

我还为您收集了几个链接：

介绍 ARKit（WWDC 2017）：https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2017/602/ 官方 ARKit 网站：https://developer.apple.com/arkit 适用于您的 ARKit/SceneKit 应用的免费和高级 3D 模型：https://free3d.com、https://sketchfab.com、https://www.turbosquid.com Blender，免费 3D 创作工具：https://www.blender.org

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