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【iOS ARKit】3D 视频_arkit 视频材质

作者：花生_TL007 | 2024-05-02 08:52:02

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arkit 视频材质

      在AR 中播放视频也是一种常见的需求，如在一个展厅中放置的虚拟电视上播放宣传视频，或者在游戏中为营造氛围而设置的虚拟电视视频播放，或者在识别的2D个人名片上播放自我介绍视频，因视频具有静态图像无法比拟的综合信息展示能力，采用视频比单纯使用图像表达上更充分，本节我们将学习如何在AR场景中播放视频。

      在 AR场景中播放视频与在普通应用中播放视频有很多相同之处，但也有很多不一样的地方，在RealityKit 中播放视频，也同样使用 AVFoundation 流媒体框架，但需要将视频作为动态的纹理映射到虚拟物体表面，基本流程如图 11-4所示。

    使用 AVFoundation 流媒体框架播放视频使用到两个最基本的对象：AVPlayeritem 和AVPlayer。其中 AVPlayerItem 为流媒体资源管理对象，它负责管理视频的基本信息和状态，如视频长度、当前状态、缓存进度等，每一个 AVPlayerItem 对象对应一个视频资源；AVPlayer 为视频播放控制操作对象，控制视频的播放、暂停、还原等。

     在理解 RealityKit 播放视频的原理与流程后，就可以编写出视频播放代码，为更好地组织代码，新建一个 VideoPlayController 类管理视频播放相关代码，如下代码所示。

  1. //
  2. //  VideoPlayController.swift
  3. //  ARKitDeamo
  4. //
  5. //  Created by zhaoquan du on 2024/3/22.
  6. //
  7.  
  8. import AVFoundation
  9. import Foundation
  10. import RealityKit
  11.  
  12. public class VideoPlayController {
  13.  
  14.     private var playing = false
  15.     private var avPlayer: AVPlayer?
  16.     private var avPlayerItem: AVPlayerItem?
  17.     private var avPlayerLooper: AVPlayerLooper?
  18.     private var videoMaterial: VideoMaterial?
  19.     public var material: Material? { videoMaterial }
  20.  
  21.     private func createAVPlayer(_ named: String, withExtension ext: String) -> AVPlayer? {
  22.         guard let url = Bundle.main.url(forResource: named, withExtension: ext) else {
  23.             return nil
  24.         }
  25.  
  26.         let avPlayer = AVPlayer(url: url)
  27.         return avPlayer
  28.     }
  29.  
  30.     private func createVideoPlayerItem(_ named: String, withExtension ext: String) -> AVPlayerItem? {
  31.         guard let url = Bundle.main.url(forResource: named, withExtension: ext) else {
  32.             return nil
  33.         }
  34.  
  35.         let avPlayerItem = AVPlayerItem(asset: AVAsset(url: url))
  36.         return avPlayerItem
  37.     }
  38.  
  39.     
  40.     init?(_ named: String, withExtension ext: String, useLooper: Bool = false) {
  41.         playing = false
  42.         let player: AVPlayer?
  43.         if useLooper {
  44.             let playerItem = createVideoPlayerItem(named, withExtension: ext)
  45.             guard let avPlayerItem = playerItem else { return nil }
  46.             let queuePlayer = AVQueuePlayer()
  47.             avPlayerLooper = AVPlayerLooper(player: queuePlayer, templateItem: avPlayerItem)
  48.             self.avPlayerItem = avPlayerItem
  49.             player = queuePlayer
  50.         } else {
  51.             player = createAVPlayer(named, withExtension: ext)
  52.         }
  53.         avPlayer = player
  54.         guard let avPlayer = player else { return nil }
  55.         avPlayer.actionAtItemEnd = .pause
  56.         avPlayer.pause()
  57.         videoMaterial = VideoMaterial(avPlayer: avPlayer)
  58.         videoMaterial?.controller.audioInputMode = .spatial
  59.         //if(avPlayerItem?.status == AVPlayerItem.Status.readyToPlay){}
  60.         NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(VideoDidReachEndNotificationHandler(_:)), name: NSNotification.Name.AVPlayerItemDidPlayToEndTime, object: avPlayer.currentItem)
  61.     }
  62.  
  63.     public func reset() {
  64.         guard let avPlayer = self.avPlayer else { return }
  65.         avPlayer.pause()
  66.         avPlayer.seek(to: .zero)
  67.         playing = false
  68.     }
  69.  
  70.     public func sceneUpdate() {
  71.         guard playing, let avPlayer = avPlayer else { return }
  72.         if avPlayer.timeControlStatus == .paused {
  73.             avPlayer.seek(to: .zero)
  74.             avPlayer.play()
  75.         }
  76.     }
  77.  
  78.     public func enablePlayPause(_ enable: Bool) {
  79.         playing = enable
  80.         guard let avPlayer = self.avPlayer else { return }
  81.         if playing, avPlayer.timeControlStatus == .paused {
  82.             avPlayer.play()
  83.         } else if !playing, avPlayer.timeControlStatus != .paused {
  84.             avPlayer.pause()
  85.         }
  86.     }
  87.     
  88.     @objc func VideoDidReachEndNotificationHandler(_ notification:NSNotification){
  89.         print("播放完了")
  90.     }
  91.  
  92.     deinit {
  93.         NotificationCenter.default.removeObserver(self)
  94.     }
  95.     
  96. }

     在代码中，首先根据是否需要循环播放可在构造函数中分别使用 AVPlayer 或者AVPlayerLooper 构建视频播放控制器，然后设置视频播放完毕后的状态，最后利用视频资源作为材质创建VideoMaterial 对象。除此之外，在代码中还新建了几个控制视频播放的方法以便调用。

    代码中设置了视频播放时音频的播放方式，RealityKit 在播放视频时允许其音频以几种不同的方式播放，音频播放方式由 AudioResource. InputMode 枚举描述，具体如下表所示。

枚举值

描述

nonSpatial

不考虑声源位置与方向，以背景音乐方式播放音频

spatial

3D音效，考虑声源的位置与方向

ambient

只考虑声源的方向，不考虑声源位置，声音音量不会出现随距离变化的特性

     在代码中，我们也对视频播放完毕事件进行了处理，需要注意的是，播放视频时的事件处理方式与 RealityKit 中其他事件处理方式有些不一样，播放视频的事件使用了 AVFoundation 中更一般的事件机制，具体支持事件及一般处理方法可参阅AVFoundation 相关资料。

注意⚠️视频播放完毕事件只有在视频以不循环播放类型播放时才会触发，另外，添加的事件监听应当在不需要时移除，如本例中在析构函数中移除。

     除了可以播放本地视频资源，AVFoundation 也支持通过 HTTP 或者 HTTPS播放网络流媒体资源，但需要注意的是，网络视频资源加载受网速、网络连接等因素影响，具有不确定性，在视频播放之前，务必先检查当前视频资源的可用性，如代码清单11-4中第49行的注释一样，以防止出现不可预知的问题（播放网络视频资源通常应当先缓冲，确保资源在播放前可用）。

     视频加载并转换成视频材质之后，就可以像普通材质一样使用，示例代码如下所示。

  1. //
  2. //  Video3DView.swift
  3. //  ARKitDeamo
  4. //
  5. //  Created by zhaoquan du on 2024/3/26.
  6. //
  7.  
  8. import SwiftUI
  9. import ARKit
  10. import RealityKit
  11. import Combine
  12.  
  13. struct Video3DView: View {
  14.     static var arView:ARView!
  15.     var body: some View {
  16.         Video3DViewContainer().overlay(
  17.             VStack{
  18.                 Spacer()
  19.                 HStack{
  20.                     Button(action:{Video3DView.arView.playOrPause()}) {
  21.                         Text("播放/暂停")
  22.                             .frame(width:120,height:40)
  23.                             .font(.body)
  24.                             .foregroundColor(.black)
  25.                             .background(Color.white)
  26.                             .opacity(0.6)
  27.                     }
  28.                     .offset(y:-30)
  29.                     .padding(.bottom, 30)
  30.                     Button(action: {Video3DView.arView.reset()}) {
  31.                         Text("重播")
  32.                             .frame(width:120,height:40)
  33.                             .font(.body)
  34.                             .foregroundColor(.black)
  35.                             .background(Color.white)
  36.                             .opacity(0.6)
  37.                     }
  38.                     .offset(y:-30)
  39.                     .padding(.bottom, 30)
  40.                 }
  41.                 Spacer().frame(height: 40)
  42.             }
  43.     ).navigationTitle("3D视频").edgesIgnoringSafeArea(.all)
  44.     }
  45. }
  46. var videoPlayController : VideoPlayController!
  47. struct Video3DViewContainer:UIViewRepresentable {
  48.     
  49.     func makeUIView(context: Context) -> some ARView {
  50.         let arView = ARView(frame: .zero)
  51.         let config = ARWorldTrackingConfiguration()
  52.         config.planeDetection = .horizontal
  53.         Video3DView.arView = arView
  54.         
  55.         arView.session.run(config)
  56.         arView.createVideoPlane()
  57.         return arView
  58.     }
  59.     
  60.     func updateUIView(_ uiView: UIViewType, context: Context) {
  61.         
  62.     }
  63.    
  64. }
  65.  
  66. var play = false;
  67. extension ARView{
  68.     func createVideoPlane(isLoop: Bool = false){
  69.         videoPlayController  = VideoPlayController("video2", withExtension: "mp4", useLooper:false)
  70.         guard let vPlayController = videoPlayController,
  71.               let planeMaterial = videoPlayController.material else {return}
  72.         let planeAnchor = AnchorEntity(plane:.horizontal)
  73.         let boxMesh = MeshResource.generatePlane(width: 0.2, height: 0.4, cornerRadius: 0)
  74.         let boxEntity = ModelEntity(mesh: boxMesh,materials: [planeMaterial])
  75.         boxEntity.generateCollisionShapes(recursive: false)
  76.         planeAnchor.addChild(boxEntity)
  77.         self.scene.addAnchor(planeAnchor)
  78.         self.installGestures(.all,for:boxEntity)
  79.     }
  80.     func playOrPause(){
  81.         play = !play
  82.         videoPlayController.enablePlayPause(play)
  83.     }
  84.     func reset(){
  85.         videoPlayController.reset()
  86.         videoPlayController.enablePlayPause(true)
  87.     }
  88.     
  89.  
  90.     
  91. }
  92.

 RealityKit 播放视频的效果如下图所示。

   

图 11-5 在 RealityKit 中播放视频效果图     

     通过本节的学习，我们知道了在 RealityKit 中播放视频实际上是使用了动态纹理映射的方式，VideoMaterial 与其他所有的材质类型一样，可以使用到任何物体表面、平面、曲面上，由于目前 RealityKit并不支持Shader，所以我们可以使用视频材质作为替代方案实现诸如发光、闪烁、描边等特效，更简单地使用 VideoMaterial的代码如下所示。

  1. let planeAnchor = AnchorEntity(plane:. horizontal)
  2. let planeMesh = MeshResource. generatePlane(width: 0. 3, height: 0.2, cornerRadius:0)
  3. let asset = AVURIAsset (url: Bundle. main. url (forResource: "video",withExtension: "mp4")! )
  4. let playerItem = AVPlayerIten(asset:asset)
  5. let player = AVPlayer ( )
  6. let planeEntity = ModelEntity(mesh: planeMesh, materials: [VideoMaterial (aPlayer:player) ])
  7. player. replaceCurrentItem(with: playerItem)
  8. player. play()
  9. planeEntity. generateCollisionShapes(recursive: false)
  10. planeAnchor. addChild(planeEntity)
  11. self. scene. addAnchor (planeAnchor)

        在进行 AR 体验共享时，视频材质与其他材质一样，可以自动进行同步及播放，无须开发人员进行额外处理，在可播放视频格式类型方面，AVFoundation 支持的视频格式其都支持。

具体代码地址：GitHub - duzhaoquan/ARkitDemo

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