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  • ARKit从入门到精通（4）-ARKit全框架API大全

    1.1-ARKit框架简介

    • 再上一小节中，相信大家已经对<ARKit>框架的使用及原理有了一个全局的认识，为了能够更加深入的研究学习ARKit技术，所以笔者本小节主要介绍<ARKit>框架中所有的API

      • 本篇主要翻译自苹果官方文档，适当加上一些笔者的见解

    • ARKit框架类图

    1.2-ARAnchor

    • ARAnchor表示一个物体在3D空间的位置和方向（ARAnchor通常称为物体的3D锚点，有点像UIKit框架中CALayer的Anchor）
      • ARFrame表示的也是物体的位置和方向，但是ARFrame通常表示的是AR相机的位置和方向以及追踪相机的时间，还可以捕捉相机的帧图片
        • 也就是说ARFrame用于捕捉相机的移动，其他虚拟物体用ARAnchor
    @interface ARAnchor : NSObject <NSCopying>

/**
 标识符
 */
@property (nonatomic, readonly) NSUUID *identifier;

/**
 锚点的旋转变换矩阵，定义了锚点的旋转、位置、缩放。是一个4x4的矩阵（读者可以自行科普什么叫4x4矩阵）
 */
@property (nonatomic, readonly) matrix_float4x4 transform;

/**
 构造方法,一般我们无需构造。因为添加一个3D物体时ARKit会有代理告知我们物体的锚点
 */
- (instancetype)initWithTransform:(matrix_float4x4)transform;

@end

    1.3-ARCamera

    • *AR相机，该类API较多，并且理解比较困难，将会在后续小节单独介绍
      • 该类非常重要，且API较多，将在后续小节介绍

    1.4-ARError

    • ARError是一个描述ARKit错误的类，这个错误来源于几个方面，例如设备不支持，或者当相机常驻后台时ARSession会断开等问题
    //作用域，一般会表示是哪一个类出现问题
NSString *const ARErrorDomain;

//错误码描述  100：不支持会话追踪配置，主线由于A9芯片以下的机型会报错   101：失活状态 102：传感器故障  200：追踪失败
typedef NS_ERROR_ENUM(ARErrorDomain, ARErrorCode) {
    /** Unsupported session configuration. */
    ARErrorCodeUnsupportedConfiguration   = 100,

    /** A sensor required to run the session is not available. */
    ARErrorCodeSensorUnavailable          = 101,

    /** A sensor failed to provide the required input. */
    ARErrorCodeSensorFailed               = 102,

    /** World tracking has encountered a fatal error. */
    ARErrorCodeWorldTrackingFailed        = 200,
};
    1.5-ARFrame
    • ARFrame主要是追踪相机当前的状态，这个状态不仅仅只是位置，还有图像帧及时间等参数
    @interface ARFrame : NSObject <NSCopying>

/**
时间戳.
 */
@property (nonatomic, readonly) NSTimeInterval timestamp;

/**
 缓冲区图像帧
 */
@property (nonatomic, readonly) CVPixelBufferRef capturedImage;

/**
相机（表示这个ARFrame是哪一个相机的，iPhone7plus有两个摄像机）
 */
@property (nonatomic, copy, readonly) ARCamera *camera;

/**
 返回当前相机捕捉到的锚点数据（当一个3D虚拟模型加入到ARKit中时，锚点值得就是这个模型在AR中的位置）
 */
@property (nonatomic, copy, readonly) NSArray<ARAnchor *> *anchors;

/**
灯光，详情可见本章节ARLightEstimate类介绍（指的是灯光强度 一般是0-2000，系统默认1000）
 */
@property (nonatomic, copy, nullable, readonly) ARLightEstimate *lightEstimate;

/**
特征点（应该是捕捉平地或者人脸的，比较苹果有自带的人脸识别功能）
 */
@property (nonatomic, nullable, readonly) ARPointCloud *rawFeaturePoints;

/**
根据2D坐标点搜索3D模型，这个方法通常用于，当我们在手机屏幕点击某一个点的时候，可以捕捉到这一个点所在的3D模型的位置，至于为什么是一个数组非常好理解。手机屏幕一个是长方形，这是一个二维空间。而相机捕捉到的是一个由这个二维空间射出去的长方体，我们点击屏幕一个点可以理解为在这个长方体的边缘射出一条线，这一条线上可能会有多个3D物体模型
point：2D坐标点（手机屏幕某一点）
ARHitTestResultType：捕捉类型  点还是面
(NSArray<ARHitTestResult *> *)：追踪结果数组  详情见本章节ARHitTestResult类介绍

 */
- (NSArray<ARHitTestResult *> *)hitTest:(CGPoint)point types:(ARHitTestResultType)types;

/**
相机窗口的的坐标变换（可用于相机横竖屏的旋转适配）
 */
- (CGAffineTransform)displayTransformWithViewportSize:(CGSize)viewportSize orientation:(UIInterfaceOrientation)orientation;

@end

    1.6-ARHitTestResult

    • ARHitTestResult：点击回调结果，这个类主要用于虚拟增强现实技术（AR技术）中现实世界与3D场景中虚拟物体的交互。 比如我们在相机中移动。拖拽3D虚拟物体，都可以通过这个类来获取ARKit所捕捉的结果
    //捕捉类型枚举
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, ARHitTestResultType) {
    /** 点. */
    ARHitTestResultTypeFeaturePoint              = (1 << 0),

    /** 水平面 y为0. */
    ARHitTestResultTypeEstimatedHorizontalPlane  = (1 << 1),

    /** 已结存在的平面. */
    ARHitTestResultTypeExistingPlane             = (1 << 3),

    /** 已结存在的锚点和平面. */
    ARHitTestResultTypeExistingPlaneUsingExtent  = (1 << 4),
} NS_SWIFT_NAME(ARHitTestResult.ResultType);

/**
捕捉类型
 */
@property (nonatomic, readonly) ARHitTestResultType type;

/**
 3D虚拟物体与相机的距离（单位：米）
 */
@property (nonatomic, readonly) CGFloat distance;

/**
本地坐标矩阵（世界坐标指的是相机为场景原点的坐标，而每一个3D物体自身有一个场景，本地坐标就是相对于这个场景的坐标）类似于frame和bounds的区别
 */
@property (nonatomic, readonly) matrix_float4x4 localTransform;

/**
世界坐标矩阵
 */
@property (nonatomic, readonly) matrix_float4x4 worldTransform;

/**
 锚点（3D虚拟物体，在虚拟世界有一个位置，这个位置参数是SceneKit中的SCNVector3：三维矢量），而锚点anchor是这个物体在AR现实场景中的位置，是一个4x4的矩阵
 */
@property (nonatomic, strong, nullable, readonly) ARAnchor *anchor;

@end

    1.7-ARLightEstimate

    • ARLightEstimate是一个灯光效果，它可以让你的AR场景看起来更加的好
    @interface ARLightEstimate : NSObject <NSCopying>

/**
灯光强度  范围0-2000 默认1000
 */
@property (nonatomic, readonly) CGFloat ambientIntensity;

@end

    1.8-ARPlaneAnchor

    • ARPlaneAnchor是ARAnchor的子类，笔者称之为平地锚点。ARKit能够自动识别平地，并且会默认添加一个锚点到场景中，当然要想看到真实世界中的平地效果，需要我们自己使用SCNNode来渲染这个锚点
      • 锚点只是一个位置
    /**
平地类型，目前只有一个，就是水平面
 */
@property (nonatomic, readonly) ARPlaneAnchorAlignment alignment;

/**
3轴矢量结构体，表示平地的中心点  x/y/z
 */
@property (nonatomic, readonly) vector_float3 center;

/**
3轴矢量结构体，表示平地的大小（宽度和高度）  x/y/z
 */
@property (nonatomic, readonly) vector_float3 extent;

@end

    1.9-ARPointCloud

    • ARPointCloud：点状渲染云，主要用于渲染场景
    @interface ARPointCloud : NSObject <NSCopying>

/**
 点的数量
 */
@property (nonatomic, readonly) NSUInteger count;

/**
每一个点的位置的集合（结构体带*表示的是结构体数组）
 */
@property (nonatomic, readonly) const vector_float3 *points;

@end

    1.10-ARSCNView

    • AR视图，在第一小节笔者介绍过，ARKit支持3D的AR场景和2D的AR场景，ARSCNView是3D的AR场景视图

      • 该类非常重要，且API较多，将在后续小节介绍

    • 该类是整个ARKit框架中唯一两个有代理的类其中之一

    1.11-ARSession

    • AR会话，它的作用已经在前面小节中介绍，这里不再累述

      • 该类非常重要，且API较多，将在后续小节介绍

    • 该类是整个ARKit框架中唯一两个有代理的类其中之一

    1.12-ARConfiguration

    • ARConfiguration会话追踪配置，主要就是追踪相机的配置
      • 注意：该类还有一个子类：ARWorldTrackingConfiguration，它们在同一个API文件中
    //会话追踪配置类
@interface ARConfiguration : NSObject <NSCopying>

/**
当前设备是否支持，一般A9芯片以下设备不支持
 */
@property(class, nonatomic, readonly) BOOL isSupported;

/**
会话的对其方式，这里的对其指的是3D世界的坐标。枚举值见下方
 */
@property (nonatomic, readwrite) ARWorldAlignment worldAlignment;

/**
是否需要自适应灯光效果，默认是YES
 */
@property (nonatomic, readwrite, getter=isLightEstimationEnabled) BOOL lightEstimationEnabled;

@end


//世界会话追踪配置，苹果建议我们使用这个类，这个子类只有一个属性，也就是可以帮助我们追踪相机捕捉到的平地
@interface ARWorldTrackingSessionConfiguration : ARSessionConfiguration

/**
侦查类型。枚举值见下方（默认侦查平地）
 */
@property (nonatomic, readwrite) ARPlaneDetection planeDetection;

@end
//追踪对其方式，这个决定了会话的参考坐标系（参照物）
typedef NS_ENUM(NSInteger, ARWorldAlignment) {
/* 相机位置 vector (0, -1, 0) /
ARWorldAlignmentGravity,

/** 相机位置及方向. vector (0, -1, 0)
 heading ：(0, 0, -1) */
ARWorldAlignmentGravityAndHeading,

/** 相机方向. */
ARWorldAlignmentCamera
} NS_SWIFT_NAME(ARSessionConfiguration.WorldAlignment);

/
侦查类型
*/
API_AVAILABLE(ios(11.0)) API_UNAVAILABLE(macos, watchos, tvos)
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, ARPlaneDetection) {
/ 不侦查. */
ARPlaneDetectionNone = 0,

/** 平地侦查 */
ARPlaneDetectionHorizontal  = (1 << 0),
} NS_SWIFT_NAME(ARWorldTrackingSessionConfiguration.PlaneDetection);

    1.13-ARSKView

    • ARSKView也是AR视图，只不过他是2D的，由于2D比3D简单很多，并且ARSKView基本与ARSCNView类似，所以这里不做重复介绍。详细内容可参考ARSCNView
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