前言

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正文

在本章中，我們將了解AR session是什么以及如何管理它。這包括啟動虚循，停止和重置。還將學(xué)習(xí)如何處理會話錯誤并跟蹤典型AR應(yīng)用程序生命周期中可能發(fā)生的問題样傍。

準(zhǔn)備工作

我們需要在上一個項目的基礎(chǔ)之上添加一些可交互的事件横缔，我們需要在ViewController.swift添加一些UI控件和一些事件方法：

 // MARK: - Outlets
@IBOutlet var sceneView: ARSCNView!
@IBOutlet weak var statusLabel: UILabel!
@IBOutlet weak var startButton: UIButton!
@IBOutlet weak var styleButton: UIButton!
@IBOutlet weak var resetButton: UIButton!

// MARK: - Actions
@IBAction func startButtonPressed(_ sender: Any) {
}

@IBAction func styleButtonPressed(_ sender: Any) {
}

@IBAction func resetButtonPressed(_ sender: Any) {
}

創(chuàng)建一個 AR session

我們之前在Main.storyboard中添加的ARSCNView是一個很基本的SceneKit view。它包括一個ARSession對象衫哥，該對象負(fù)責(zé)處理ARKit的運動追蹤和圖像處理工作茎刚。需要注意的是，ARSession對象是基于會話來進(jìn)行工作的撤逢，也就是說膛锭，你需要先創(chuàng)建一個AR session實例，然后運行它蚊荣，才可以啟動AR的追蹤過程初狰。

創(chuàng)建con?guration

在啟動AR session,之前,必須創(chuàng)建AR session con?guration （AR 會話配置）。此配置用于在真實世界(設(shè)備所在的位置)和虛擬 3D 世界(虛擬內(nèi)容所在的位置)之間建立連接妇押。

有兩種類型的配置：

• AROrientationTrackingConfiguration, 用于三個自由度跟蹤, 簡稱3DOF跷究。
• ARWorldTrackingConfiguration姓迅，用于六個自由度跟蹤, 簡稱 6DOF敲霍。

3DOF

3DOF跟蹤設(shè)備旋轉(zhuǎn),分為Pitch（俯仰）俊马、Roll（滾動）和 Yaw（偏航） 組件,表示圍繞X 軸、Y 軸和 Z 軸的旋轉(zhuǎn)肩杈。這由 AR 定向跟蹤配置會話配置類型支持柴我。

6DOF

6DOF 跟蹤Pitch、Roll和 Yaw,類似于 3DOF扩然。它還使用 Sway艘儒、Heave 和 Surge 組件跟蹤 3D 空間中的設(shè)備移動。這些新組件表示與 X 軸夫偶、Y 軸和 Z 軸平行的移動界睁。這由 ARWorldTrack 配置會話配置類型支持。

檢查設(shè)備功能

您正在創(chuàng)建 AR 應(yīng)用程序需要 6DF 跟蹤,因此你將使用 ARWorldTrackingConfiguration對象兵拢。良好的編碼實踐是檢查設(shè)備是否能夠支持此功能翻斟。

為此,在 initARSession() 中添加以下內(nèi)容:

guard ARWorldTrackingConfiguration.isSupported else { print("*** ARConfig: AR World Tracking Not Supported") return }

可以使用 類的isSupported屬性來檢查設(shè)備是否支持該配置。如果不是,這是一個偉大的地方,通知用戶適當(dāng)?shù)南⑺盗濉Ｒ詸C智的方式向用戶提供壞消息總是一個好主意访惜。

現(xiàn)在您知道設(shè)備支持 6DOF,可以創(chuàng)建配置對象。

將以下內(nèi)容添加到 initARSession() 的底部:

// 1
let config = ARWorldTrackingConfiguration()
// 2 
config.worldAlignment = .gravity 
// 3 
config.providesAudioData = false

上面的代碼主要功能如下：

• 1. 首先,創(chuàng)建一個 ARWorldTrackingConfiguration配置實例, 該實例已分配給config腻扇。
• 2. 設(shè)置worldAlignment屬性,用于指定虛擬內(nèi)容與真實世界的關(guān)系债热。這里有三個選項:
     ?a) gravity: 這將設(shè)置虛擬內(nèi)容坐標(biāo)系的 Y 軸,與地球引力平行。這可確保 Y 軸始終在實際空間中向上指向幼苛。它還使用設(shè)備的初始位置作為坐標(biāo)系源,稱為世界原點窒篱。這是 AR 會話開始時設(shè)備在真實世界中的位置。
     ?b) gravityAndHeading：這還會設(shè)置虛擬內(nèi)容坐標(biāo)系的 Y 軸,與重力平行蚓峦。它還定向 X 軸,使其從西向東運行,并且 Z 軸,以便從北到南運行:
     ?最后,它還使用設(shè)備的初始位置作為世界起源舌剂。例如,你可以使用它將用戶指向真實世界的指南針方向。
     ?c)camera：這將使用設(shè)備方向和 3D 空間中的位置作為世界原點暑椰。例如,用戶可以在啟動 AR 會話之前將其設(shè)備放在墻上霍转。
• 3. 通過將providesAudioData設(shè)置為false來禁用該功能。此屬性允許 AR 會話捕獲音頻一汽。
• 4. 這里還有一個其他的屬性避消，isLightEstimationEnabled。在后面的章節(jié)中你會了解它的召夹。

運行session

現(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)建了 AR 配置,剩下的唯一事情就是啟動 AR 會話岩喷。

在 initARSession() 方法中添加以下內(nèi)容:

sceneView.session.run(config)

在 ARSCNView 的 ARSession 上調(diào)用run(_:options:),傳入剛剛創(chuàng)建的 ARWorldTrackingConfiguration。就是這個,你的AR session現(xiàn)在啟動并運行,并且它正在積極收集6DOF跟蹤數(shù)據(jù)监憎。

操控AR session

盡管 AR session已啟動并運行,但它不是你可以啟動和忽略的內(nèi)容纱意。可能需要根據(jù)應(yīng)用中發(fā)生的情況控制其行為鲸阔。 其實,控制 AR session是非常簡單的偷霉。

• Pausing：ARSession.pause()暫停AR session追蹤迄委。在用戶切換到另一個應(yīng)用程序時,可以很好地使用會話。

• Resuming： ARSession.run() 將恢復(fù)暫停的會話类少。它將利用現(xiàn)有的跟蹤配置來恢復(fù)追蹤過程叙身。

• Updating： ARSession.run(ARSessionConfig)用于更新對配置的更改。也許你確實希望啟用音頻采樣,但僅當(dāng)用戶按下按鈕時硫狞。首先從活動運行的會話獲取配置,調(diào)整其屬性,然后使用已更改的配置重新運行會話信轿。

• Resetting： ARSession.run(_:options:)在異常情況下很有用,并且別無選擇,只能重新啟動 AR session。有可能用戶長時間關(guān)閉設(shè)備,這將使任何以前收集的跟蹤信息毫無意義残吩。

更新狀態(tài)信息

我們可以把AR session的實時狀態(tài)顯示到屏幕上财忽，我們可以添加一個對象：var trackingStatus: String = ""。然后添加如下代碼：

func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer,
 updateAtTime time: TimeInterval) { 
 DispatchQueue.main.async { 
     self.statusLabel.text = self.trackingStatus
     } 
}

AR session錯誤處理

我們可以通過ARSessionDelegate來得知AR session的一些問題泣侮。

@protocol ARSessionDelegate <ARSessionObserver>

ARSessionDelegate && ARSessionObserver

我們可以作如下操作：

extension ViewController : ARSCNViewDelegate {
// MARK: - SceneKit Management
func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer,
              updateAtTime time: TimeInterval) {
    DispatchQueue.main.async {
        self.statusLabel.text = self.trackingStatus
    }
}

// MARK: - Session State Management
func session(_ session: ARSession,
             cameraDidChangeTrackingState camera: ARCamera) {
    switch camera.trackingState {
    // 1
    case .notAvailable:
        trackingStatus = "Tacking:  Not available!"
    // 2
    case .normal:
        trackingStatus = "Tracking: All Good!"
    // 3
    case .limited(let reason):
        switch reason {
        case .excessiveMotion:
            trackingStatus = "Tracking: Limited due to excessive motion!"
        // 3.1
        case .insufficientFeatures:
            trackingStatus = "Tracking: Limited due to insufficient features!"
        // 3.2
        case .initializing:
            trackingStatus = "Tracking: Initializing..."
        // 3.3
        case .relocalizing:
            trackingStatus = "Tracking: Relocalizing..."
        }
    }
}

// MARK: - Session Error Managent
func session(_ session: ARSession,
             didFailWithError error: Error) {
    trackingStatus = "AR Session Failure: \(error)"
}

func sessionWasInterrupted(_ session: ARSession) {
    trackingStatus = "AR Session Was Interrupted!"
}

func sessionInterruptionEnded(_ session: ARSession) {
    trackingStatus = "AR Session Interruption Ended"
}
// MARK: - Plane Management
}

想必大部分的代碼你們可以看得很明白定罢，不過需要解釋的是ARCamera.trackingStatus：

• 1. notAvailable: 由于不可預(yù)見的原因,AR session無法跟蹤。在這種情況下,你沒有什么可以做的,只是希望狀態(tài)改變到更可控的狀態(tài)旁瘫。
• 2. normal： AR session 處于正常狀態(tài)祖凫。

顯示Debug選項

顯示Debug選項也不難，sceneView有一個debugOptions選項酬凳，該選項決定了你想要顯示哪些Debug信息惠况。

sceneView.debugOptions = []

下面是相關(guān)的文檔信息：

public struct SCNDebugOptions : OptionSet {

public init(rawValue: UInt)


public static var showPhysicsShapes: SCNDebugOptions { get } //show physics shape

public static var showBoundingBoxes: SCNDebugOptions { get } //show object bounding boxes

public static var showLightInfluences: SCNDebugOptions { get } //show objects's light influences

public static var showLightExtents: SCNDebugOptions { get } //show light extents

public static var showPhysicsFields: SCNDebugOptions { get } //show SCNPhysicsFields forces and extents

public static var showWireframe: SCNDebugOptions { get } //show wireframe on top of objects

@available(iOS 11.0, *)
public static var renderAsWireframe: SCNDebugOptions { get } //render objects as wireframe

@available(iOS 11.0, *)
public static var showSkeletons: SCNDebugOptions { get } //show skinning bones

@available(iOS 11.0, *)
public static var showCreases: SCNDebugOptions { get } //show subdivision creases

@available(iOS 11.0, *)
public static var showConstraints: SCNDebugOptions { get } //show slider constraint

@available(iOS 11.0, *)
public static var showCameras: SCNDebugOptions { get } //show cameras
}

你們可以自己試著加一下。例如宁仔，我們做如下設(shè)置：

sceneView.debugOptions = [
        SCNDebugOptions.showFeaturePoints,
        SCNDebugOptions.showWorldOrigin,
        SCNDebugOptions.showBoundingBoxes,
        SCNDebugOptions.showWireframe
    ]

呈現(xiàn)的效果如下：

• Feature points: 這些是你整個場景中看到的小點;它們代表了 ARKit 在攝像機圖像中檢測到的顯著功能,這些功能又用作地標(biāo),以在設(shè)備移動時準(zhǔn)確跟蹤設(shè)備的位置和方向稠屠。

• World origin: 這是紅色、綠色和藍(lán)色線的大交叉點,位于開始AR session的位置翎苫。紅線表示正 X 軸,綠線表示正 Y 軸,藍(lán)線表示正 Z 軸权埠。

• Bounding boxes: 這些是所有 3D 對象周圍的框狀輪廓。

• Wireframe: 需要注意的是,你現(xiàn)在可以在 AR 場景中每個 3D 對象的曲面上看到多邊形的輪廓煎谍。你可以精確查看這些幾何形狀的詳細(xì)程度攘蔽。