ARKit 中用好 lookAt: 效率提升一倍-华为开发者话题

角度计算

在 AR 中，我们经常看到夹角的计算，常见的有让物体朝向手机，或者箭头从 A 点指向 B 点，一般都需要用到 atan2 等函数：
atan和atan2都是反正切函数，如：有两个点 point(x1,y1), 和 point(x2,y2);
那么这两个点形成的斜率的弧度计算方法分别是：
float radian = atan( (y2-y1)/(x2-x1) );
或
float radian = atan2( y2-y1, x2-x1 );

转化为角度:
float degree = arc / pi * 180

atan 和 atan2 区别在于：
1，参数的填写方式不同；
2，atan2 的优点在于x2-x1等于0时依然可以计算，但是atan函数除零会出错；

但实际上，我们可以不用这么麻烦，使用 ARKit 提供的 lookAt 方法可以让我们方便地完成“指向”操作。

lookAt 与 simdLookAt

lookAt操作可以让一个 node “指向”某个位置，默认的情况下，就是以 z 轴的正方向来对着目标位置。如下图，飞机的头部指向了 z 轴的正方向。

这里，我们让飞机指向手机的位置，它只会执行一次，当手机移动时，飞机会保持原位而 localFront可以控制自身的旋转，比如让自己(SCNNode 对象)的 x 轴正方向朝向目标，只需要设置 localFront为 (1,0,0) 就可以了。
那么 worldUp是干什么的呢？其实它是用来限制意外旋转的。就是说，当物体 A lookAt 物体 B 的时候，物体 A 有可能会绕着 A-B 点的连线旋转，所以需要指定worldUp来限制。指定后在旋转时会尽可能减小与worldUp方向的夹角，所以就不会绕 A-B 连线随意旋转了。

比如，这种情况，也是满足 lookAt 条件的，但是飞机却歪了，这不是我们想要的，所以worldUp就是为了防止出现这种情况的。

如果采用下面的代码，指定了worldUp，就不会有这种情况了：

// 延迟 2 秒，将飞机的(0,0,-1)即尾部朝向手机，同时指定 up 为世界坐标的 y 轴正方向(0,1,0)，这样飞机就不会歪了 dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{         [self.shipNode simdLookAt:self.sceneView.pointOfView.simdPosition up:simd_make_float3(0, 1, 0) localFront:simd_make_float3(0, 0, -1)];     }); 复制代码

simd 版本作用也是一样的。

- (void)lookAt:(SCNVector3)worldTarget; - (void)lookAt:(SCNVector3)worldTarget up:(SCNVector3)worldUp localFront:(SCNVector3)localFront; // 对应的 simd 版本 - (void)simdLookAt:(simd_float3)worldTarget; - (void)simdLookAt:(simd_float3)worldTarget up:(simd_float3)worldUp localFront:(simd_float3)localFront; 复制代码

SCNLookAtConstraint 与 SCNBillboardConstraint

这两个操作是约束，类似 AutoLayout 的效果，可以实时更新，不管目标怎么动，也不管自身怎么动，都一直起作用。

SCNBillboardConstraint 就是俗称的“广告牌”效果，让物体始终正面对着相机（即手机）的位置，同时保持 y 轴不变（竖直方向不变，只水平旋转）。当然，也可以调整freeAxes让它保持 x 轴不变，绕 x 轴旋转。

// 始终指向相机位置 SCNBillboardConstraint *con = [SCNBillboardConstraint billboardConstraint]; con.freeAxes = SCNBillboardAxisY; self.shipNode.constraints = @[con]; 复制代码

可以看到，当左右水平移动时，飞机头部始终朝向相机方向；当手机从高处或低处看时，飞机保持竖直方向，这就是广告牌效果：

需要注意的是，广告牌会让旋转轴自动变竖直。如下图：