本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)
ARKit局域網(wǎng)內(nèi)如何實(shí)現(xiàn)多個手機(jī)AR畫面同步
需求描述
一個用戶打開AR應(yīng)用,在房間中放置一個物體,然后其他用戶加入游戲去找這個物體
游戲規(guī)則:只有玩家靠近這個物體1m的范圍內(nèi)才能發(fā)現(xiàn)這個物體
技術(shù)難點(diǎn):
用戶進(jìn)入AR游戲時,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地方被發(fā)現(xiàn)
解決方案1:
就是上述所說的,讓兩個手機(jī)在同一個位置,朝向同一個方向同時啟動手機(jī)，由于進(jìn)入AR場景坐標(biāo)系需要移動一下手機(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AR場景,然后當(dāng)一個玩家藏好物體后,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
操作分為兩步
第一步 啟動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,這個時候相當(dāng)于將兩個手機(jī)的照相機(jī)的坐標(biāo)自身的坐標(biāo)系是同一個坐標(biāo)系,這個時候,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)系的位置相對標(biāo)定點(diǎn)的位置,是有沿著y軸旋轉(zhuǎn)了一個角度,然后平移一個值所得,只要計算出兩個坐標(biāo)系之間相對旋轉(zhuǎn)了多少度,平移了多少增量,只要將物體坐標(biāo),也按照這個規(guī)律,旋轉(zhuǎn)+平移,就可以計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() {
}
// 計算xz面上向量的旋轉(zhuǎn)角度
// θ = -1 標(biāo)識
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,放置在主機(jī)相機(jī)坐標(biāo)系的一個點(diǎn),在世界坐標(biāo)系的位置
var referEndPosition1: SCNVector3! //主機(jī),標(biāo)定時 ,上面那個節(jié)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的位置
var referBeginPosition2: SCNVector3! // 主機(jī),初始化時,放置在主機(jī)相機(jī)坐標(biāo)系的一個點(diǎn),在世界坐標(biāo)系的位置
var referEndPosition2: SCNVector3! //主機(jī),標(biāo)定時 ,上面那個節(jié)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的位置
var collisionPosition1: SCNVector3! // 標(biāo)定時,相機(jī)1的世界坐標(biāo)位置
var collisionPosition2:SCNVector3! // 標(biāo)定時,相機(jī)2的世界坐標(biāo)位置
這個算法有點(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,代碼會發(fā)送群里(530957835),查看ToyAR,注意準(zhǔn)備兩臺6S以上手機(jī),讓兩個手機(jī)連上同一個局域網(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!)
}