如何构建一个简单的增强现实Android应用程序？

从科幻故事到科学现实，增强现实已经走了很长一段路。以如此高的技术进步速度，就像托尼·史塔克(Tony Stark)在他的实验室中所做的那样，我们还可以在这个真实的物理世界中操纵数字数据可能并不遥远。当我们将诸如声音，文本，图像之类的信息叠加到现实世界中时，还可以通过一种特殊的媒体(即增强现实)与之交互。举世闻名的“ Pokemon GO”应用程序只是增强现实应用程序的另一个示例。让我们使用Java在Android Studio中制作一个非常简单的增强现实应用程序。该应用程序显示使用手机摄像头定制或下载的3d模型。下面的样本GIF给出得到什么我们将在本文中做的想法。

术语

• ARCore：据Google称，ARCore是增强现实的平台。实际上，ARCore可以帮助手机感知环境并与世界互动。 ARCore主要使用3个关键原理-运动跟踪，理解环境和光照估计。这是Google提供的支持ARCore的手机列表。
• Sceneform：根据Google的说法，Sceneform是一个3d框架，可帮助开发人员在不了解OpenGL的情况下构建ARCore应用。 Sceneform具有许多功能，例如检查相机许可，操纵3d资产等等。

分步实施

步骤1：创建一个新项目

要在Android Studio中创建新项目，请参阅如何在Android Studio中创建/启动新项目。

Note: 

• Select Java as the programming language.
• Note the location where the app is getting saved because we need that path later.
• Choose ‘Minimum SDK‘ as ‘API 24: Android 7.0(Nougat)‘

步骤2：取得3D模型

Scenform 1.16.0仅支持glTF文件。 glTF表示GL传输格式。现在， .glb文件是GL传输格式的二进制版本。这些类型的3d模型文件在VR，AR中使用，因为它支持运动和动画。

• 对于3D模型，您必须获得一个.glb文件。
• 有两种方法，您可以获取3D模型，从网上下载或自己制作3D模型。
• 如果您想从网络上下载它，请转到由Google，poly提供的3d模型库，然后搜索任何glb文件。为您的项目下载其中任何一个。
• 或者，获得3D计算机图形软件并自己制作3d模型。
• 我使用了完全免费下载的Blender ，并制作了GEEKS FOR GEEKS文本的3D模型。从这里获取此文件。
• 将模型作为.glb文件导出到特定文件夹，并且文件名必须包含small_letters或数字。

• 回到Android Studio。
• 在左侧面板上，右键单击res目录。转到“新建”>“ Android资源目录” 。将会弹出一个窗口。

• 将资源类型：更改为Raw 。单击确定。将在res目录下生成一个原始文件夹。

• 复制。保存该目录的glb文件，并将其粘贴到原始文件夹下。

步骤3：下载并设置SceneForm 1.16.0

好吧，对于AR应用程序，我们需要Sceneform SDK。 SceneForm 1.15.0非常有名，但是最近，在最新的Android Studio 4.1中获取“ Google Sceneform Tools(Beta)”插件时遇到了一些插件错误。所以我在这里，使用Sceneform 1.16.0 SDK并手动进行设置。

• 转到此GitHub链接。
• 下载“ sceneform-android-sdk-1.16.0.zip ”文件。
• 解压缩创建项目的“ sceneformsrc ”和“ sceneformux ”文件夹。 (对我来说是“ E：\ android \ ARApp”)
• 前往Android Studio
• 转到Gradle脚本> settings.gradle(项目设置)
• 添加这些行：

// this will add sceneformsrc folder into your project

include ‘:sceneform’

project(‘:sceneform’).projectDir = new File(‘sceneformsrc/sceneform’)

 

// this will add sceneformux folder into your project

include ‘:sceneformux’

project(‘:sceneformux’).projectDir = new File(‘sceneformux/ux’)

• 之后，转到Gradle脚本> build.gradle(Module：app)
• 在依赖关系块内添加此行。

api project(“:sceneformux”)

• 然后在“ android”块内的同一文件中，并在“ buildTypes”块之后添加以下行(如果尚不存在)：

// to support java 8 in your project

compileOptions {

       sourceCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8

       targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8

}

• 毕竟，这些更改在上面的弹出窗口中单击“立即同步”。现在，Android文件结构将如下所示。

• 然后转到应用程序>清单> AndroidManifest.xml
• 将这些行添加到“ application ”块之前：

• 之后，在“ activity ”块之前添加此行。

以下是AndroidManifest.xml文件的完整代码。

步骤4：错误更正

现在出现了一些无聊的部分。下载的文件夹sceneformsrc和sceneformux包含一些Java文件，该文件从较旧的android.support导入Java类。因此，现在，如果您构建项目，您将因此而看到很多错误。您现在所要做的就是将您的项目迁移到新的Androidx上。现在，您可以找到一种将整个项目迁移到Androidx的方法，也可以手动一个接一个地更改导入。我知道这很无聊，但是等待的人会遇到好事，对吗?

• 转到构建>重建项目
• 您会发现大量错误。因此，在“构建”部分中，双击程序包导入错误。将打开一个代码，突出显示错误部分。
• 每当您看到第一个导入路径将其更改为第二个导入路径时，只需更改下面给出的三种类型的导入路径：
  • android.support.annotation。 -> androidx.annotation。
  • androidx.core.app-> androidx.fragment.app。
  • android.support.v7.widget。 -> androidx.appcompat.widget。

• 您必须继续执行此操作，直到没有其他错误为止。

步骤5：使用activity_main.xml  文件

• 转到res>布局> activity_main.xml文件。
• 这是该XML文件的代码：

• ArFragment本身包含许多功能，例如，它要求您下载ARCore(如果尚未将其安装在手机中)，或者要求它获得摄像头许可(如果尚未被授予)。因此， ArFragment是在此处使用的最佳方法。
• 编写此代码后，App UI将如下所示：

步骤6：使用MainActivity。 Java文件

• 转到Java > com.wheic.arapp (您的可能有所不同) > MainActivity。Java
• 在MainActivity类中，首先，我们必须创建一个ArFragment对象。

Java

// object of ArFragment Class
private ArFragment arCam;

• 现在，让我们创建的onCreate()函数之外的硬件检测函数。此函数将检查您手机的硬件是否满足运行此AR App的所有系统要求。它要检查：
  • 是正在运行的Android> = 24的API版本，这意味着Android Nougat 7.0
  • OpenGL版本是否> = 3.0
• 必须具备这些才能使用ARCore和Sceneform运行AR应用程序。这是该函数的代码：

Java

public static boolean checkSystemSupport(Activity activity) {
  
    // checking whether the API version of the running Android >= 24
      // that means Android Nougat 7.0
    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {
  
        String openGlVersion = ((ActivityManager) Objects.requireNonNull(activity.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE))).getDeviceConfigurationInfo().getGlEsVersion();
  
        // checking whether the OpenGL version >= 3.0
        if (Double.parseDouble(openGlVersion) >= 3.0) {
            return true;
        } else {
            Toast.makeText(activity, "App needs OpenGl Version 3.0 or later", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            activity.finish();
            return false;
        }
    } else {
        Toast.makeText(activity, "App does not support required Build Version", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        activity.finish();
        return false;
    }
}

• 首先在onCreate()函数，我们需要检查手机的硬件。如果返回true，则该函数的其余部分将执行。
• 现在ArFragment链接了在activity_main.xml中使用其各自的ID。

Java

// ArFragment is linked up with its respective id used in the activity_main.xml
arCam = (ArFragment) getSupportFragmentManager().findFragmentById(R.id.arCameraArea);

• 当我们点击屏幕时，将调用onTapListener来显示3d模型。
• 在setOnTapArPlaneListener内部，创建一个Anchor对象。锚实际上有助于将虚拟对象显示在屏幕上，并使它们在空间中保持相同的位置和方向。
• 现在，ModelRenderable类与一堆函数一起使用。此类用于通过将下载的或创建的3d模型附加到AnchorNode来呈现它。
  • setSource()函数有助于获取3d模型的源。
  • setIsFilamentGltf()函数检查它是否是glb文件。
  • build()函数呈现模型。
  • 然后在thenAccept()函数内部调用一个函数，以通过将AnchorNode附加到ModelRenderable来接收模型。
  • 如果在构建模型时出现问题， exclusively ()函数将引发异常。

Java

arCam.setOnTapArPlaneListener((hitResult, plane, motionEvent) -> {
     
      clickNo++;
    
    // the 3d model comes to the scene only the first time we tap the screen
    if (clickNo == 1) {
  
        Anchor anchor = hitResult.createAnchor();
        ModelRenderable.builder()
                .setSource(this, R.raw.gfg_gold_text_stand_2)
                .setIsFilamentGltf(true)
                .build()
                .thenAccept(modelRenderable -> addModel(anchor, modelRenderable))
                .exceptionally(throwable -> {
                    AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(this);
                    builder.setMessage("Somthing is not right" + throwable.getMessage()).show();
                    return null;
                });
    }
});

• 现在，让我们看看addModel()函数：
  • 它有两个参数，第一个是Anchor，另一个是ModelRenderable。
  • 创建一个AnchorNode对象。它是场景的根节点。基于Anchor的AnchorNode自动定位在世界上。
  • TransformableNode可帮助用户与3d模型进行交互，例如更改位置，调整大小，旋转等。

Java

private void addModel(Anchor anchor, ModelRenderable modelRenderable) {
  
      // Creating a AnchorNode with a specific anchor
    AnchorNode anchorNode = new AnchorNode(anchor);
      
      // attaching the anchorNode with the ArFragment
    anchorNode.setParent(arCam.getArSceneView().getScene());
    TransformableNode transform = new TransformableNode(arCam.getTransformationSystem());
        
      // attaching the anchorNode with the TransformableNode
    transform.setParent(anchorNode);
      
      // attaching the 3d model with the TransformableNode that is 
      // already attached with the node
    transform.setRenderable(modelRenderable);
    transform.select();
}

这是MainActivity的完整代码。 Java文件。在代码内部添加了注释，以更详细地了解代码。

Java

import android.app.Activity;
import android.app.ActivityManager;
import android.app.AlertDialog;
import android.content.Context;
import android.os.Build;
import android.os.Bundle;
import android.widget.Toast;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import com.google.ar.core.Anchor;
import com.google.ar.sceneform.AnchorNode;
import com.google.ar.sceneform.rendering.ModelRenderable;
import com.google.ar.sceneform.ux.ArFragment;
import com.google.ar.sceneform.ux.TransformableNode;
import java.util.Objects;
  
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
  
    // object of ArFragment Class
    private ArFragment arCam;
  
    // helps to render the 3d model
    // only once when we tap the screen
    private int clickNo = 0; 
  
    public static boolean checkSystemSupport(Activity activity) {
  
        // checking whether the API version of the running Android >= 24
        // that means Android Nougat 7.0
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {
            String openGlVersion = ((ActivityManager) Objects.requireNonNull(activity.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE))).getDeviceConfigurationInfo().getGlEsVersion();
  
            // checking whether the OpenGL version >= 3.0
            if (Double.parseDouble(openGlVersion) >= 3.0) {
                return true;
            } else {
                Toast.makeText(activity, "App needs OpenGl Version 3.0 or later", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                activity.finish();
                return false;
            }
        } else {
            Toast.makeText(activity, "App does not support required Build Version", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            activity.finish();
            return false;
        }
    }
  
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
  
        if (checkSystemSupport(this)) {
  
            // ArFragment is linked up with its respective id used in the activity_main.xml
            arCam = (ArFragment) getSupportFragmentManager().findFragmentById(R.id.arCameraArea);           
            arCam.setOnTapArPlaneListener((hitResult, plane, motionEvent) -> {
                clickNo++;
                // the 3d model comes to the scene only 
                // when clickNo is one that means once
                if (clickNo == 1) {
                    Anchor anchor = hitResult.createAnchor();
                    ModelRenderable.builder()
                            .setSource(this, R.raw.gfg_gold_text_stand_2)
                            .setIsFilamentGltf(true)
                            .build()
                            .thenAccept(modelRenderable -> addModel(anchor, modelRenderable))
                            .exceptionally(throwable -> {
                                AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(this);
                                builder.setMessage("Somthing is not right" + throwable.getMessage()).show();
                                return null;
                            });
                }
            });
        } else {
            return;
        }
    }
  
    private void addModel(Anchor anchor, ModelRenderable modelRenderable) {
  
        // Creating a AnchorNode with a specific anchor
        AnchorNode anchorNode = new AnchorNode(anchor);
  
        // attaching the anchorNode with the ArFragment
        anchorNode.setParent(arCam.getArSceneView().getScene());
  
        // attaching the anchorNode with the TransformableNode
        TransformableNode model = new TransformableNode(arCam.getTransformationSystem());
        model.setParent(anchorNode);
  
        // attaching the 3d model with the TransformableNode 
        // that is already attached with the node
        model.setRenderable(modelRenderable);
        model.select();
    }
}

输出：在物理设备上运行

最后，我们使用Android Studio构建了一个简单的增强现实应用程序。您可以在此GitHub链接中检查该项目。

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