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深掘りARKit with Unity
⾕⼝直嗣
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では早速起動してみましょう!
ゲーム以外も
Unity ARKit Plugin
ざっくりアプリ構成イメージ
UnityARSessionNativeInterface
C# on Mono
iOS Native
UnityARSessionNativeInterface.cs
でNativeの関数をラップ
namespace UnityEngine.XR.iOS {

………………………


[DllImport("__Internal")]

private static extern void session_SetPlaneAnchorCallbacks(IntPtr nativeSession,
internal_ARAnchorAdded anchorAddedCallback, 

internal_ARAnchorUpdated anchorUpdatedCallback, 

internal_ARAnchorRemoved anchorRemovedCallback);



Unityのエンジンの中に統合されているっぽい
こんな感じでNativeのARKitを呼び出す
ざっくり動作イメージ
UnityARSessionInterface
3D描画
空間の把握
Camera関連
Unityのカメラの位置、画⾓、
クリッピングをiPhoneのカメラと
合わせる
ARKit
Unity
AR空間の
カメラの位置
の推定
AR空間の
平⾯の位置
の推定
iPhoneの
カメラに
合わせた画⾓
AR空間の
平⾯の
HitTest
AR空間の
明るさ
UnityARSessionInterface
Unityの
カメラに位置
をセット
影
Occlusion
AR⽤背景
明るさに応じ
たライト
ヒットテスト
UnityARSessionNativeInterface.cs
UnityARCameraManager.cs
UnityARCameraNearFar.cs
void Update () {



if (m_camera != null)

{

// JUST WORKS!

Matrix4x4 matrix = m_session.GetCameraPose();
m_camera.transform.localPosition = UnityARMatrixOps.GetPosition(matrix);
m_camera.transform.localRotation = UnityARMatrixOps.GetRotation (matrix);



m_camera.projectionMatrix = m_session.GetCameraProjection ();

}



}



ARKitからカメラの位置情報を取得してUnityのカメラにセット
UnityARCameraManager.cs
ARKitからカメラのProjectionMatrixを取得してUnityのカメラにセット
void UpdateCameraClipPlanes()

{

currentNearZ = attachedCamera.nearClipPlane;

currentFarZ = attachedCamera.farClipPlane;

UnityARSessionNativeInterface.GetARSessionNativeInterface ().SetCameraClipPlanes (currentNearZ,
currentFarZ);

}



// Update is called once per frame

void Update () {

if (currentNearZ != attachedCamera.nearClipPlane || currentFarZ != attachedCamera.farClipPlane)
{

UpdateCameraClipPlanes ();

}

}



UnityのカメラのNear, Farを取得してARKitのカメラにセット
UnityARCameraNearFar.cs
これな!
背景
iPhoneのカメラの
ビデオストリームを背景に
ARKit
Unity
AR空間の
カメラの位置
の推定
AR空間の
平⾯の位置
の推定
iPhoneの
カメラに
合わせた画⾓
AR空間の
平⾯の
HitTest
AR空間の
明るさ
UnityARSessionInterface
Unityの
カメラに位置
をセット
影
Occlusion
AR⽤背景
明るさに応じ
たライト
ヒットテスト
ビデオストリームでカラーバッファをクリア
それから3D描画
UnityARSessionNativeInterface.cs
UnityARVideo.cs
void InitializeCommandBuffer()

{

m_VideoCommandBuffer = new CommandBuffer(); 

m_VideoCommandBuffer.Blit(null, BuiltinRenderTextureType.CurrentActive, m_ClearMaterial);

GetComponent<Camera>().AddCommandBuffer(CameraEvent.BeforeForwardOpaque,
m_VideoCommandBuffer);

bCommandBufferInitialized = true;



}

UnityのCommandBufferの機能を使って描画コマンドを挿⼊
UnityARVideo.cs
CameraEvent.BeforeForwardOpaque
public void OnPreRender()

{

………

// Texture Y

_videoTextureY = Texture2D.CreateExternalTexture(currentResolution.width,
currentResolution.height,

TextureFormat.R8, false, false, (System.IntPtr)handles.textureY);

_videoTextureY.filterMode = FilterMode.Bilinear;

_videoTextureY.wrapMode = TextureWrapMode.Repeat;

_videoTextureY.UpdateExternalTexture(handles.textureY);



// Texture CbCr

_videoTextureCbCr = Texture2D.CreateExternalTexture(currentResolution.width,
currentResolution.height,

TextureFormat.RG16, false, false, (System.IntPtr)handles.textureCbCr);

_videoTextureCbCr.filterMode = FilterMode.Bilinear;

_videoTextureCbCr.wrapMode = TextureWrapMode.Repeat;

_videoTextureCbCr.UpdateExternalTexture(handles.textureCbCr);



m_ClearMaterial.SetTexture("_textureY", _videoTextureY);

m_ClearMaterial.SetTexture("_textureCbCr", _videoTextureCbCr);

……

ビデオストリームをテクスチャーとしてセット
UnityARVideo.cs
Anchor
ARKitで認識した平⾯
ARKit
Unity
AR空間の
カメラの位置
の推定
AR空間の
平⾯の位置
の推定
iPhoneの
カメラに
合わせた画⾓
AR空間の
平⾯の
HitTest
AR空間の
明るさ
UnityARSessionInterface
Unityの
カメラに位置
をセット
影
Occlusion
AR⽤背景
明るさに応じ
たライト
ヒットテスト
UnityARSessionNativeInterface.cs
UnityARGeneratePlane.cs
UnityARAnchorManager.cs
namespace UnityEngine.XR.iOS

{

public class UnityARGeneratePlane : MonoBehaviour

{

public GameObject planePrefab;

private UnityARAnchorManager unityARAnchorManager;



// Use this for initialization

void Start () {

unityARAnchorManager = new UnityARAnchorManager();

UnityARUtility.InitializePlanePrefab (planePrefab);

}



void OnDestroy()

{

unityARAnchorManager.Destroy ();

}



void OnGUI()

{

List<ARPlaneAnchorGameObject> arpags = unityARAnchorManager.GetCurrentPlaneAnchors ();

if (arpags.Count >= 1) {

//ARPlaneAnchor ap = arpags [0].planeAnchor;

//GUI.Box (new Rect (100, 100, 800, 60), string.Format ("Center: x:{0}, y:{1}, z:
{2}", ap.center.x, ap.center.y, ap.center.z));

//GUI.Box(new Rect(100, 200, 800, 60), string.Format ("Extent: x:{0}, y:{1}, z:
{2}", ap.extent.x, ap.extent.y, ap.extent.z));

}

UnityARAnchorManagerを作る
UnityARGeneratePlane.cs
位置検出したら返ってくる
Hit Test
画⾯タップした位置の
平⾯の座標をゲット
namespace UnityEngine.XR.iOS

{

public class UnityARHitTestExample : MonoBehaviour

{

public Transform m_HitTransform;



bool HitTestWithResultType (ARPoint point, ARHitTestResultType resultTypes)

{

List<ARHitTestResult> hitResults =
UnityARSessionNativeInterface.GetARSessionNativeInterface ().HitTest (point, resultTypes);

if (hitResults.Count > 0) {

foreach (var hitResult in hitResults) {

Debug.Log ("Got hit!");

m_HitTransform.position = UnityARMatrixOps.GetPosition
(hitResult.worldTransform);

m_HitTransform.rotation = UnityARMatrixOps.GetRotation
(hitResult.worldTransform);

Debug.Log (string.Format ("x:{ 0:0.######} y:{ 1:0.######} z:{ 2:0.######}",
m_HitTransform.position.x, m_HitTransform.position.y, m_HitTransform.position.z));

return true;

}

}

return false;

}

iPhoneの画⾯上の点を指定してARKitのヒット
テストを呼ぶ
UnityARHitTestExample.cs
Hit Testの結果をチェック
ARKit
Unity
AR空間の
カメラの位置
の推定
AR空間の
平⾯の位置
の推定
iPhoneの
カメラに
合わせた画⾓
AR空間の
平⾯の
HitTest
AR空間の
明るさ
UnityARSessionInterface
Unityの
カメラに位置
をセット
影
Occlusion
AR⽤背景
明るさに応じ
たライト
ヒットテスト
影
AR空間で影を落とす
https://www.youtube.com/watch?v=v3Gym4mlcn0
ARKit
Unity
AR空間の
カメラの位置
の推定
AR空間の
平⾯の位置
の推定
iPhoneの
カメラに
合わせた画⾓
AR空間の
平⾯の
HitTest
AR空間の
明るさ
UnityARSessionInterface
Unityの
カメラに位置
をセット
影
Occlusion
AR⽤背景
明るさに応じ
たライト
ヒットテスト
MobileARShadow.shader
struct v2f

{

float4 pos : SV_POSITION;



LIGHTING_COORDS(0,1)

};





v2f vert(appdata_base v) {

v2f o;

o.pos = UnityObjectToClipPos (v.vertex);



// 5.) The TRANSFER_VERTEX_TO_FRAGMENT macro populates the chosen LIGHTING_COORDS
in the v2f structure

// with appropriate values to sample from the shadow/lighting map

TRANSFER_VERTEX_TO_FRAGMENT(o);



return o;

}



fixed4 frag(v2f i) : COLOR {



// 6.) The LIGHT_ATTENUATION samples the shadowmap (using the coordinates
calculated by TRANSFER_VERTEX_TO_FRAGMENT

// and stored in the structure defined by LIGHTING_COORDS), and returns the value
as a float.

float attenuation = LIGHT_ATTENUATION(i);

return fixed4(1.0,1.0,1.0,1.0) * attenuation;

}

ShadowMapを取得
MobileARShadow.shader
Shadow Map
Occlusion
実物の後ろにあるものは描画しない
ARKit
Unity
AR空間の
カメラの位置
の推定
AR空間の
平⾯の位置
の推定
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カメラに
合わせた画⾓
AR空間の
平⾯の
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AR空間の
明るさ
UnityARSessionInterface
Unityの
カメラに位置
をセット
影
Occlusion
AR⽤背景
明るさに応じ
たライト
ヒットテスト
Occlusion
実物の後ろにあるものは描画しない
https://www.youtube.com/watch?v=xEmLGoVs7Fs
机の上は描画されている
机の下は描画されて
いない
MobileOcclusion.shader
ZWrite On

ZTest LEqual

ColorMask 0



CGPROGRAM

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag



#include "UnityCG.cginc"



struct appdata

{

float4 vertex : POSITION;

} ;



struct v2f

{

float4 position : SV_POSITION;

} ;



v2f vert (appdata input)

{

v2f output;



output.position = UnityObjectToClipPos(input.vertex);

return output;

}



fixed4 frag (v2f input) : SV_Target

{

return fixed4(0.5, 0.3, 0.0, 1.0);

}

Zは描画
MobileOcclusion.shader
Colorは更新しない
現実世界の明るさを反映
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ARKit
Unity
AR空間の
カメラの位置
の推定
AR空間の
平⾯の位置
の推定
iPhoneの
カメラに
合わせた画⾓
AR空間の
平⾯の
HitTest
AR空間の
明るさ
UnityARSessionInterface
Unityの
カメラに位置
をセット
影
Occlusion
AR⽤背景
明るさに応じ
たライト
ヒットテスト
UnityARAmbient.cs
public void Start()

{

l = GetComponent<Light>();

UnityARSessionNativeInterface.ARFrameUpdatedEvent += UpdateLightEstimation;

}



void UpdateLightEstimation(UnityARCamera camera)

{

// Convert ARKit intensity to Unity intensity

// ARKit ambient intensity ranges 0-2000

// Unity ambient intensity ranges 0-8 (for over-bright lights)

float newai = camera.lightEstimation.ambientIntensity;

l.intensity = newai / 1000.0f;



//Unity Light has functionality to filter the light color to correct temperature

//https://docs.unity3d.com/ScriptReference/Light-colorTemperature.html

l.colorTemperature = camera.lightEstimation.ambientColorTemperature;

}



イベントを登録
UnityARKitAmbient.cs
ライトの⾊温度を変更
垂直な⾯をUnity上で作って
物理シミュレーションと
Occlusion
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GPSの情報と組み合わせ
https://www.youtube.com/watch?v=CGJHELNepAI

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