ARKit从入门到精通-ARKit工作原理及流程介绍
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1.1-写在前面的话
1.2-ARKit与SceneKit的关系
1.3-ARKit工作原理
1.3.1-ARSCNView与ARSession
1.3.2-ARWorldTrackingSessionConfiguration与ARFrame
1.4-ARKit工作完整流程
1.1-写在前面的话
初次接触
ARKit,很多人会为其复杂的架构关系而感到畏惧。这里笔者将以最基础简介的方式带领一下一睹苹果原生AR（虚拟增强现实）的风采ARKit并不是一个独立就能够运行的框架，而是必须要SceneKit一起用才可以，换一句话说，如果只有
<ARKit>,而没有<SceneKit>，那么ARKit和一般的相机没有任何区别由于笔者从事多年的iOS应用开发，并没有从事过3D游戏的开发（只是业余爱好写了一个3D打飞机的游戏），所以在本篇介绍ARKit的过程中，我们将以最小的篇幅来介绍SceneKit,毕竟如果没有丰富的3D游戏开发经验，那么光是相机捕捉到的2D界面如果转化为3D世界的矩阵都非常难以理解关于3D系统X/Y/Z，与4x4矩阵等之间的转换及关系，不会过多深入，笔者将保证每一个不懂3D游戏开发的人都可以学习如何使用ARKit
笔者认为：ARKit最难的部分在于3D坐标的矩阵转换
笔者介绍ARKit的流程大概如下
笔者没有单独的3D模型，这里主要以苹果官方给出的参考3D模型（飞机）来实现
1.介绍ARKit的工作原理及流程（本篇）
2.通过对ARKit的原理及流程的了解，我们自定义实现ARKit
3.介绍ARKit框架中的所有API，PS：是翻译官方整个ARKit框架中所有的API………………~
4.介绍ARKit框架中几个重量级的类
ARScnView,ARSession,ARCamera5.ARKit实现捕捉现实世界中的平地，并将虚拟物体添加到平地中
6.ARKit实现让虚拟物体跟随相机移动
7.ARKit实现让虚拟物体围绕摄像机（拿着iPhone的人）旋转
1.2-ARKit与SceneKit的关系
1.在上一小节中介绍过，AR技术叫做虚拟增强现实，也就是在相机捕捉到的现实世界的图像中显示一个虚拟的3D模型。这一过程可以分为两个步骤：
由
SceneKit来实现由
ARKit来实现一：相机捕捉现实世界图像
二：在图像中显示虚拟3D模型
2.下图是一个
<ARKit>与<SceneKit>框架关系图，通过下图可以看出今后在介绍使用
ARSCNView时将不再累述这一关系，可以简单的理解为：ARSCNView所有跟场景和虚拟物体相关的属性及方法都是自己父类SCNView的ARSession的作用及原理将在本篇下一小节介绍
UIView的作用是将视图显示在iOS设备的window中，SCNView的作用是显示一个3D场景，ARScnView的作用也是显示一个3D场景，只不过这个3D场景是由摄像头捕捉到的现实世界图像构成的
继承：子类拥有父类所有的属性及方法
1.
<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UIView2.
ARSCNView只是一个视图容器，它的作用是管理一个ARSession,笔者称之为AR会话。3.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。4.在一个完整的虚拟增强现实体验中，将虚拟物体现实在3D场景中是由
<SceneKit>框架来完成中：每一个虚拟的物体都是一个节点SCNNode,每一个节点构成了一个场景SCNScene,无数个场景构成了3D世界5.综上所述，ARKit捕捉3D现实世界使用的是自身的功能，这个功能是在iOS11新增的。而ARKit在3D现实场景中添加虚拟物体使用的是父类
SCNView的功能，这个功能早在iOS8时就已经添加（SceneKit是iOS8新增）
0301.png
1.3-ARKit工作原理
1.3.1-ARSCNView与ARSession
1.ARKit提供两种虚拟增强现实视图，他们分别是3D效果的
ARSCNView和2D效果的ARSKView（关于3D效果和2D效果区别以及在上一小节介绍），无论是使用哪一个视图都是用了相机图像作为背景视图（这里可以参考iOS自定义相机中的预览图层），而这一个相机的图像就是由<ARKit>框架中的相机类ARCamera来捕捉的。2.
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context与session不同之处是：一般与硬件打交道，例如摄像头捕捉ARSession，网卡的调用NSURLSession等使用的都是session后缀。没有硬件参与，一般用context，如绘图上下文，自定义转场上下文等
在iOS框架中，凡是带session或者context后缀的，这种类一般自己不干活，作用一般都是两个：1.管理其他类，帮助他们搭建沟通桥梁，好处就是解耦 2.负责帮助我们管理复杂环境下的内存
3.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
0302.png
1.3.2-ARWorldTrackingSessionConfiguration与ARFrame
1.ARSession搭建沟通桥梁的参与者主要有两个
ARWorldTrackingSessionConfiguration与ARFrame2.
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我们无需关心内部实现，
ARKit框架帮助我们封装的非常完美，只需调用一两个属性即可
3.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ARFrameARSession类一个属性叫做currentFrame，维护的就是
ARFrame这个对象
4.
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它们三者之间的关系看起来如下图：
0303.png
ARCamera在3D世界的位置看起来是这样的
0304.png
1.4-ARKit工作完整流程
ARKit框架工作流程可以参考下图:
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
在3D坐标系统中，有一个世界坐标系和一个本地坐标系。类似于UIView的Frame和Bounds的区别，这种坐标之间的转换可以说是ARKit中最难的部分
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）
0305.png
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