ARKit探索

一、简介：增强现实技术（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

一个最简单地AR场景实现所需要的技术以及步骤包含如下：

1.多媒体捕捉现实图像：如摄像头
2.三维建模:3D立体模型
3.传感器追踪:主要追踪现实世界动态物体的六轴变化，这六轴分别是X、Y、Z轴位移及旋转。其中位移三轴决定物体的方位和大小，旋转三周决定物体显示的区域。
4.坐标识别及转换：3D模型显示在现实图像中不是单纯的frame坐标点，而是一个三维的矩阵坐标。这基本上也是学习AR最难的部分，好在ARKit帮助我们大大简化了这一过程。
5.除此之外，AR还可以与虚拟物体进行一些交互。

二、AR特点：
1.ARKit是2017年6月6日，苹果发布iOS11系统所新增框架,它能够帮助我们以最简单快捷的方式实现AR技术功能。

2.ARKit框架提供了两种AR技术，一种是基于3D场景(SceneKit)实现的增强现实，一种是基于2D场景(SpriktKit)实现的增强现实

一般主流都是基于3D实现AR技术，ARKit不仅支持3D游戏引擎SceneKit还支持2D游戏引擎SpriktKit，这一点出乎笔者意料之外
3.要想显示AR效果，必须要依赖于苹果的游戏引擎框架（3D引擎SceneKit，2D引擎SpriktKit），主要原因是游戏引擎才可以加载物体模型。

虽然ARKit框架中视图对象继承于UIView，但是由于目前ARKit框架本身只包含相机追踪，不能直接加载物体模型，所以只能依赖于游戏引擎加载ARKit
4.误区解读：ARKit虽然是iOS11新出的框架，但并不是所有的iOS11系统都可以使用，而是必须要是处理器A9及以上才能够使用，苹果从iPhone6s开始使用A9处理器，也就是iPhone6及以前的机型无法使用ARKit

5.开发环境介绍
1.Xcode版本：Xcode9及以上
2.iOS系统:iOS11及以上
3.iOS设备：处理器A9及以上（6S机型及以上）
4.MacOS系统：10.12.4及以上（安装Xcode9对Mac系统版本有要求）

ARKit框架中中显示3D虚拟增强现实的视图ARSCNView继承于SceneKit框架中的SCNView,而SCNView又继承于UIKit框架中的UIView。
   在一个完整的虚拟增强现实体验中，ARKit框架只负责将真实世界画面转变为一个3D场景，这一个转变的过程主要分为两个环节：由 ARCamera负责捕捉摄像头画面，由ARSession负责搭建3D场景。
   ARSCNView与ARCamera两者之间并没有直接的关系，它们之间是通过AR会话，也就是ARKit框架中非常重量级的一个类ARSession来搭建沟通桥梁的。

要想运行一个ARSession会话，你必须要指定一个称之为会话追踪配置的对象:ARSessionConfiguration, ARSessionConfiguration的主要目的就是负责追踪相机在3D世界中的位置以及一些特征场景的捕捉（例如平面捕捉），这个类本身比较简单却作用巨大。
（ARSessionConfiguration是一个父类，为了更好的看到增强现实的效果，苹果官方建议我们使用它的子类
ARWorldTrackingSessionConfiguration，该类只支持A9芯片之后的机型，也就是iPhone6s之后的机型）

三、 ARWorldTrackingSessionConfiguration 与 ARFrame
ARSession搭建沟通桥梁的参与者主要有两个ARWorldTrackingSessionConfiguration与ARFrame。
ARWorldTrackingSessionConfiguration（会话追踪配置）的作用是跟踪设备的方向和位置,以及检测设备摄像头看到的现实世界的表面。它的内部实现了一系列非常庞大的算法计算以及调用了你的iPhone必要的传感器来检测手机的移动及旋转甚至是翻滚。

ARWorldTrackingSessionConfiguration 里面就是VIO系统
这里文中提到的ARWorldTrackingSessionConfiguration在最新的iOS 11 beta8中已被废弃，因此以下更改为ARWorldTrackingConfiguration

当ARWorldTrackingSessionConfiguration计算出相机在3D世界中的位置时，它本身并不持有这个位置数据，而是将其计算出的位置数据交给ARSession去管理（与前面说的session管理内存相呼应），而相机的位置数据对应的类就是ARFrame
ARSession类一个属性叫做currentFrame，维护的就是ARFrame这个对象

ARCamera只负责捕捉图像，不参与数据的处理。它属于3D场景中的一个环节，每一个3D Scene都会有一个Camera，它觉得了我们看物体的视野。

四、ARSession获取相机位置数据主要有两种方式
第一种：push。 实时不断的获取相机位置，由ARSession主动告知用户。通过实现ARSession的代理- (void)session:(ARSession )session didUpdateFrame:(ARFrame )frame来获取
第二种：pull。 用户想要时，主动去获取。ARSession的属性currentFrame来获取

五、ARKit工作完整流程
1.ARSCNView加载场景SCNScene
2.SCNScene启动相机ARCamera开始捕捉场景
3.捕捉场景后ARSCNView开始将场景数据交给Session
4.Session通过管理ARSessionConfiguration实现场景的追踪并且返回一个ARFrame
5.给ARSCNView的scene添加一个子节点（3D物体模型）。
（ARSessionConfiguration捕捉相机3D位置的意义就在于能够在添加3D物体模型的时候计算出3D物体模型相对于相机的真实的矩阵位置）

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