ARFoundation之路－ARSession & ARSessionOrigin

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  在之前的工程里，我们首先在Hierarchy窗口中添加了ARSession和ARSessionOrigin两个对象，这两个对象构建起了AR应用的最基础的框架，所有其他工作都在这基础之上展开，那么，这两个对象在整个AR应用中起什么作用？

  ARSession对象主要包括两个组件，一个就是ARSession，管理Session，另一个是AR Input Manager，管理输入相关信息，如下图所示。AR中Session（中文翻译为会话）用来管理 AR 应用的状态、处理 AR 应用生命周期，是 AR API的主要入口，由其控制在目标平台上启用或禁用AR。在Unity 对应的生命周期方法中需要处理 Session 的生命周期，这样 AR 应用会根据需要开始或暂停相机帧的采集，初始化或释放相关的资源。AR场景必须包括ARSession组件，但ARSession可以挂在任何场景对象上，一般为便于管理，我们将其挂载在ARSession对象上。

  AR Input Manager组件是启用世界跟踪所必需的组件，不启用此组件，Tracked Pose Driver（跟踪姿态驱动）将无法获取设备的姿态。   如果在应用运行期间禁用ARSession，系统将不再跟踪其环境中的特征点及相关功能，但如果稍后再启用，系统将尝试恢复以前检测到的特征点信息。选择“Attempt Update”，设备将在可能的情况下尝试安装AR软件，此功能的支持依赖于平台，在Andriod平台上，将尝试安装最新版的ARCore，在iOS平台上，将尝试安装最新版的ARKit。

  特别需要注意的是，在任何一个AR应用中，有且仅允许有一个Session，因此Unity将Session设成一个全局组件，因此如果场景中有多个ARSession，那这些ARSession组件都将尝试管理同一个Session。同样，AR Input Manager组件也只能有且仅有一个。

  移动手机平台设备各类繁多，不是每一个平台都支持ARFoundation，因此我们需要一些Session状态来表示平台的可用性，以便根据Session状态进行下步操作或者在设备不支持AR时可以提供替代的应用方案。

  要确定当前的Session状态（例如设备是否支持、是否正在安装AR软件以及Session是否工作），可以使用ARSessionState枚举类型，还可以在Session状态更改时订阅ARSession.stateChanged事件。ARSessionState枚举包括以下类型：

  因此， 我们可以通过以下代码来检测AR应用当前状态：

  AR Session Origin对象默认有一个Transform组件和一个AR Session Origin组件，如下图所示。

  AR Session Origin组件的作用是将可跟踪对象（如平面和特征点）姿态信息转换为Unity场景中的最终位置、方向和比例。因为AR设备由Session管理，因此其获取的姿态信息在“session space（会话空间）”中，这是一个相对于AR Session开始的非标度空间，因此AR Session Origin执行一次坐标空间变换，将其变换到Unity坐标空间，这个类似于从模型局部空间到世界空间的变换，例如，在我们制作模型时，我们通常都会有模型自己的坐标系，模型的所有部件都相对于其自身的坐标系构建，模型自己的坐标系我们叫做“模型空间”或“局部空间”，当将这些模型导入到Unity中时，模型的所有顶点位置信息都要变换到以Unity坐标原点为参考的世界空间中。同样，由AR设备产生的可跟踪设备姿态在“Session Space”中，因此也要做一次坐标变换将其变换到Unity世界坐标空间中。

  AR Session Origin还接受一个摄像机参数，这个摄像机就是AR摄像机，AR摄像机与用户设备摄像机通过Tracked Pose Driver组件可以进行对齐，同时与AR session space对齐，这样才可以以正确的视角在特定位置渲染虚拟物体。

  为更方便的渲染虚拟物体，AR Session Origin还允许缩放虚拟物体和相对摄像机的偏移。如果要使用缩放或偏移功能，则摄像机必须要是AR Session Origin的子对象（默认就是子对象），摄像机由Session驱动，因此设置AR Session Origin的缩放与偏移，则摄像机和检测到的可跟踪对象也一起缩放与偏移。

  要将缩放应用于AR Session Origin，只需设置其Transform 中的Scale值，将偏移应用于AR Session Origin，只需设置其Transform 中的Position值，这里设置的缩放与偏移会影响所有虚拟物体的渲染，较大的Scale值将会使AR虚拟内容显示得更小，例如，10倍的Scale将使虚拟对象显示小10倍，而0.1将使虚拟对象显示大10倍。在需要整体缩放虚拟物体时可以考虑调整该值。

  AR Session Origin对象还有一个子对象AR Camera，AR Camera默认挂载Tracked Pose Driver 、AR Camera Manager、AR Camera Background，如下图所示。   Tracked Pose Driver 组件主要作用是将Unity中的场景摄像机与设备的真实摄像机对齐，即是根据设备真实摄像机的位置与方向来调整Unity中的场景摄像机姿态，通过与真实摄像机对齐匹配，Unity中场景摄像机与设备真实摄像机所有参数均一致（即拥有相同的投影矩阵），这样设置后真实摄像机与AR Session Space也是匹配的，由此来保证从Unity中渲染的虚拟物体在真实世界中的位置与姿态正确。反而言之，如果没有该组件，Unity渲染的虚拟物体将会在真实世界中杂乱无章。Tracked Pose Driver 组件还有一些控制参数，可以根据工程需要进行选择，甚至可以自己写姿态控制脚本。

  AR Camera Manage组件负责处理控制摄像机的一些细节参数，如表示纹理和控制光照估计模式。其有两个参数Focus Mode 和 Light Estimation Mode，相关意义如下表所示：

  在AR中，我们以真实环境做为背景，因此我们需要将摄像机捕捉到的图像渲染成背景，使用AR Camera Background组件就可以轻松实现这个功能。AR Camera Background组件还有两个参数Use Custom Material和Use Custom Render Asset ，这两个参数均为可选项。Use Custom Material、Use Custom Material一般情况下我们都不用勾选，这个默认会由Unity根据平台来进行背景渲染，但如果勾选，我们就要提供背景渲染的材质、Shader，利用这两个选项可以实现一些高级功能，如背景模糊、描边等。

  如果在场景中只有一个AR Session Origin，我们可以简单的为其添加一个AR Camera Background就可以将摄像机的图像渲染成背景，但如果有多个AR Session Origin，有多个摄像机（例如在不同的缩放尺度上渲染场景），那么这时我们就要为每一个AR Session Origin、每一个摄像机指定一个AR Camera Background组件并进行相应设置。

  ARSession与ARSessionOrigin负责AR应用整个生命周期管理、AR摄像机头处理及背景渲染相关工作，这些工作是每一个AR应用都需要的，但这些工作需要与设备硬件交互，通常也会非常繁杂。这两个功能模块对此进行了良好封装处理，用户不用再担心具体的细节，这大大的简化了AR应用开发的难度。

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