前言

最近Apple刚好在WWDC21上发布了Object Capture，基于这个契机，我们就想用苹果提供生成的模型加上最新的RealityKit框架进行一次实景AR开发，这篇文章就简单介绍RealityKit的基础概念。

介绍

RealityKit框架专门为增强现实量身定制，能够提供逼真的图像渲染、相机特效、动画、物理特效等等。借助原生ARKit整合、基于物理的超逼真渲染、变换和骨骼动画、空间音频和刚体物理，RealityKit可以比以往更加快速轻松地进行增强现实开发。

基础概念

如下图ARView的结构层次：
RealityKit

首先ARView就是用于展示AR体验的视图，可以将它添加到父视图中，通过初始化cameraMode的不同，可以确定是否需要使用相机生成真实的AR场景还是虚拟场景，这个比较简单。看下API：

1	public init(frame frameRect: CGRect, cameraMode: ARView.CameraMode, automaticallyConfigureSession: Bool)

其次是Scene就是保存AR视图呈现的容器，我们不需要直接创建，可以通过ARView·获取到scene这个熟悉，后续我们的模型都是直接或者间接添加到这个scene上。

然后就是Entity了，这里有Anchor Entity，Model Entity，其实本质都是继承与Entity，同时，如果我们想要自定义一些Entity，我们可以通过继承Entity，同时实现相应的协议，同时加载相应的Component，就可以创建具有不同外观和行为的实体，如下图：
RealityKit

这边又有两个概念，一个是协议，一个是Component，其实概括来讲就是协议让Entity拥有了某项能力，而Component则是用来真正装备该能力的组件修饰，所以，如果我想要一个Entity拥有外观属性（大小、颜色），那我们我们就需要继承HasModel这个协议，同时配置Component这个属性赋予这个实体真正的外观属性，后面再深入介绍。

苹果默认提供了两个基础Entity，一个是Anchor Entity，一个是Model Entity，现在我们就来具体介绍这两个Entity。

Entity

一个基类Entity默认实现了HasTransform和HasSynchronization协议，拥有Transform component与Synchronization component两个组件，分别用于空间转换（大小、位移，旋转）与联网时的同步操作，同时还实现了HasHierarchy协议，允许所有的Entity拥有层级关系（父实体，子实体）。

AnchorEntity

Anchor Entity默认实现了HasAnchoring协议，实现该协议之后就是允许该实体能够将该虚拟内容渲染到真实世界，我们一般用来把他作为基础实体，然后后续具体的实体添加到这个Anchor Entity上，后续添加到ARView上继续渲染，可以把他当成一个载体，本身并没有形状或者外观。

ModelEntity

另一个默认提供的实体是Model Entity，实现了HasModel, HasPhysics两个协议。

HasModel这个协议本身就继承于HasTransform协议，他针对与HasTransform协议，又增加了一个Model component组件，允许设置该实体的外观大小包括纹理等信息。
HasPhysics这个协议是HasPhysicsBody与HasPhysicsMotion协议的总和。
- HasPhysicsBody又继承于HasCollision，HasCollision又继承于HasTransform。HasCollision增加的组件特性就是碰撞体积与控制模式（是否需要记录细节碰撞信息）；HasPhysicsBody新增的组件特性是允许对该物体施加外力并进行运动。
- HasPhysicsMotion新增的组件特性是基础运动模式，能够在创建后无需外力就保持一个持续的运动，同时判断是否允许外界改变行为；

自定义Entity

所以，基于上面的介绍，我们自定义Entity也就很简单了，只要针对于我们的场景，选择不同的协议与添加对于的Component就可以得到我们定制的实体，用于展示，非常Swift。

简单实现

那么我们就来简单实现一个非AR场景下的Box实体，并增加一个自旋动作。
首选我们就自定义一个实体，有以下需求：

直接添加到Scene上，需要有Anchor Entity的锚点添加特性，所以继承HasAnchoring协议
需要自定义一个形状box和颜色，所以继承HasModel协议
需要增加一个自旋匀速运动，所以继承HasPhysics协议

class Box: Entity, HasAnchoring, HasModel, HasPhysics {
    required init(world: SIMD3<Float>) {
        super.init()
        
        position = world

        // 设置大小，颜色，形状
        model = ModelComponent(
            mesh: .generateBox(size: 0.5),
            materials: [SimpleMaterial(color: .cyan, roughness: 0.5, isMetallic: true)]
        )

        // 设置碰撞体积
        collision = CollisionComponent(
            shapes: [.generateBox(size: [0.5, 0.5, 0.5])],
            mode: .default,
            filter: .default
        )

        // 设置物理模型大小，密度，运动模式(非动态)
        physicsBody = {
            var c = PhysicsBodyComponent(
                shapes: [ShapeResource.generateBox(size: [0.5, 0.5, 0.5])],
                density: 0.95,
                material: .generate(),
                mode: .kinematic
            )
            return c
        }()
        
        // 给定y方向恒定角速度转动
        physicsMotion = PhysicsMotionComponent(linearVelocity: [0, 0, 0], angularVelocity: [0, 1, 0])
    }
    
    required init() {
        fatalError("init() has not been implemented")
    }
}

这样，一个简单的自定义实体就已经定制完了。

然后创建我们的ARView，添加到主视图，并通过ARView获取的Scene添加Box实例，然后就能肯定一个沿着y轴恒定速度旋转的盒子了。
代码如下：

class ViewController: UIViewController {
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad() 

        let arView = ARView(frame: view.bounds, cameraMode: .nonAR, automaticallyConfigureSession: false)
        view.addSubview(arView)

        let box = Box(world: [0, 0, 0])
        arView.scene.addAnchor(box)
    }
}

效果图：
RealityKit

结语

一个简单的旋转模型就实现了，是不是很简单，可以自己尝试下。

RealityKit - 基础概念

RealityKit Experience

前言

介绍