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【ARKit】3Dアニメーションの切り替え

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はじめに

状況に応じてアニメーションを切り替えたかったので、そのメモ。

実行環境

やりたいこと

  • iPhoneのミュージックなど、他のアプリでの音楽が再生/停止の検知。
  • 再生中はキャラクタが踊り、停止すると踊りを止めるようにアニメーションを切り替える。 (昔あった玩具のフラワーロック的なイメージ)

Mixamoで作るアニメーションは、1つの3Dモデルに1つのアニメーションを割り当てるので、座ってる状態(sitting.scn)と踊っている状態(swing.scn)の二つのシーンからnodeを取りだして、差し替えることでアニメーションを切り替えることにしました。

【座ってる状態(sitting.scn)】
スクリーンショット 2020-02-25 0.46.45.png

【踊っている状態(swing.scn)】
スクリーンショット 2020-02-25 0.46.58.png

他のアプリでのAVAudioSessionの状態を検知する

他のアプリでの音楽が再生/停止されたかは、AVAudioSession.silenceSecondaryAudioHintNotificationで 検知できるようなので、通知されたときに呼び出される関数(handleSecondaryAudio)をNotificationCenterに登録します。

silenceSecondaryAudioHintNotificationの登録処理
    func setupNotifications() {
        // AVAudioSession:初期化
        try! AVAudioSession.sharedInstance().setCategory(AVAudioSession.Category.ambient)
        try! AVAudioSession.sharedInstance().setActive(true)

        // 他アプリでのサウンド再生/停止を監視
        let nc = NotificationCenter.default
        nc.addObserver(self, selector: #selector(self.handleSecondaryAudio), name: AVAudioSession.silenceSecondaryAudioHintNotification, object: nil)
    }

setupNotificationsは、viewDidLoadなどで呼び出してておきます。また、AVAudioSession.silenceSecondaryAudioHintNotification は、再生/停止が変化したの通知のため、初回のみ AVAudioSession.sharedInstance().isOtherAudioPlaying でアプリ起動時の再生/停止状態を判断して初期化します。

再生/停止検知の初期化
    let val_idle:String? = "sitting"
    let val_swing:String? = "swing"

    var selectedItem: String?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        //(中略)

        setupNotifications()

        if AVAudioSession.sharedInstance().isOtherAudioPlaying {
            // 再生中!!
            print("---再生中")
            selectedItem = val_swing
        } else {
            print("---停止中")
            selectedItem = val_idle
        }
    }

他のアプリでの再生/停止検知時の処理

notification.userInfoの AVAudioSession.SilenceSecondaryAudioHintType を取りだして、その値で再生(.begin)、停止(.end)を判断します。

そして切り替えるシーン名を変更して(selectedItem)、キャラクタのnodeを差し替える処理(changeAllNodes())を呼び出します。

再生/停止検知時の処理
    /// 他アプリでのサウンド再生/停止を監視
    @objc func handleSecondaryAudio(notification: Notification) {
        // Determine hint type
        print("---check audio")

        guard let userInfo = notification.userInfo,
            let typeValue = userInfo[AVAudioSessionSilenceSecondaryAudioHintTypeKey] as? UInt,
            let type = AVAudioSession.SilenceSecondaryAudioHintType(rawValue: typeValue) else {
                return
        }

        if type == .begin {
            // Other app audio started playing - mute secondary audio.
            print("---audio:begin")

            // キャラクタのnodeを差し替える
            selectedItem = val_swing
            changeAllNodes()
        } else if type == .end {
                // Other app audio started playing - mute secondary audio.
            print("---audio:stop")

            // キャラクタのnodeを差し替える
            selectedItem = val_idle
            changeAllNodes()
        } else {
            // Other app audio stopped playing - restart secondary audio.
        }
    }

キャラクタのnodeを差し替える

self.mainSceneView から1つずつノードを取りだして、現在表示されているノード(prevItem)を新しいノード(selectedItem)に差し替えます。

キャラクタのnodeを差し替える
    // キャラクタのnodeを差し替える
    func changeAllNodes() -> Void {
        var prevItem:String?

        if (selectedItem == val_swing){
            prevItem = val_idle
        } else {
            prevItem = val_swing
        }

        // 追加されている全ての子ノードを1つずつ取り出す
        for Node : AnyObject in self.mainSceneView.scene.rootNode.childNodes{
            if (Node as! SCNNode).name == nil  {
                print("name is nil")
            } else {
                if Node.name == prevItem{

                    if let selectedItem = self.selectedItem {

                        // .scnファイルから新しい3Dモデルのノードを作成
                        let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/\(selectedItem).scn")
                        let newNode = (scene?.rootNode.childNode(withName: selectedItem, recursively: false))!

                        // 3Dモデルの配置(現在と同じ位置に)
                        newNode.position = Node.position

                        // 3Dモデルのサイズを変更(現在と同じサイズに)
                        newNode.scale = Node.scale

                        // 3Dモデルに名前をつける(削除用)
                        newNode.name = selectedItem

                        // 新しい3Dモデルのノードに差し替える
                        self.mainSceneView.scene.rootNode.replaceChildNode(Node as! SCNNode, with: newNode)

//                        // シーンに追加
//                        self.mainSceneView.scene.rootNode.addChildNode(newNode)
//
//                        // 古い3Dモデルを削除
//                        Node.removeFromParentNode();
                }
            }

        }

    }

※最初は、新しいノードを追加>古いノードを削除としていましたが、replaceChildNode(_:with:)で差し替えできるとがわかったので、書き換えました。

完成

できました!

↓音楽停止中は座り込み...

↓音楽再生中は踊る!

音楽の再生/停止をコントロールセンターで行うと、切り替え時にタイムラグがあるので、リモコン付きのイヤフォンで再生/停止を行うと挙動がわかりやすいです。

最後にスクリプト全体を載せておきます。

ViewController.swift
import UIKit
import ARKit
import AVFoundation

class ViewController: UIViewController{

    @IBOutlet weak var mainSceneView: ARSCNView!

    let configuration = ARWorldTrackingConfiguration()

//    let val_idle:String? = "idle"
    let val_idle:String? = "sitting"
    let val_swing:String? = "swing"

    var selectedItem: String?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        initialize()
        registerGestureRecognizers()

        setupNotifications()

        if AVAudioSession.sharedInstance().isOtherAudioPlaying {
            // 再生中!!
            print("---再生中")
            selectedItem = val_swing
        } else {
            print("---停止中")
            selectedItem = val_idle
        }
    }

    override func didReceiveMemoryWarning() {
        super.didReceiveMemoryWarning()
    }

    func setupNotifications() {
        // AVAudioSession:初期化
        try! AVAudioSession.sharedInstance().setCategory(AVAudioSession.Category.ambient)
        try! AVAudioSession.sharedInstance().setActive(true)

        // 他アプリでのサウンド再生/停止を監視
        let nc = NotificationCenter.default
        nc.addObserver(self, selector: #selector(self.handleSecondaryAudio), name: AVAudioSession.silenceSecondaryAudioHintNotification, object: nil)


    }
    /// ARSCNiew初期化設定
    func initialize (){

        self.mainSceneView.debugOptions = [ARSCNDebugOptions.showWorldOrigin, ARSCNDebugOptions.showFeaturePoints]
        self.configuration.planeDetection = .horizontal
        self.mainSceneView.session.run(configuration)
        self.mainSceneView.autoenablesDefaultLighting = true
    }

    /// メインのビューのタップを検知するように設定する
    func registerGestureRecognizers() {

        let tapGestureRecognizer = UITapGestureRecognizer(target: self, action: #selector(tapped))
        self.mainSceneView.addGestureRecognizer(tapGestureRecognizer)

        // ロングプレスイベントハンドラの登録
        let longPressGesture = UILongPressGestureRecognizer(target: self, action: #selector(longPressView))
        self.mainSceneView.addGestureRecognizer(longPressGesture)
    }

    @objc func tapped(sender: UITapGestureRecognizer) {
        // タップされた位置を取得する
        let sceneView = sender.view as! ARSCNView
        let tapLocation = sender.location(in: sceneView)

        // タップされた位置のARアンカーを探す
        let hitTest = sceneView.hitTest(tapLocation, types: .existingPlaneUsingExtent)
        if !hitTest.isEmpty {
            // タップした箇所が取得できていればitemを追加
            self.addItem(hitTestResult: hitTest.first!)
        }
    }

    // 長押しでキャラクタを削除する
    @objc func longPressView(sender: UILongPressGestureRecognizer) {
        print("----長押し!")

        if sender.state == .began {
            let location = sender.location(in: self.mainSceneView)
            let hitTest  = self.mainSceneView.hitTest(location)

            print("---hitTest:%d",hitTest)

            if let result = hitTest.first  {

                if ((result.node.name) != nil){
                    print("--.name:%d",result.node.name!)
                }
                if ((result.node.parent!.name) != nil){
                    print("--parent.name:%d",result.node.parent!.name!)
                }

                // 3Dアニメーションモデルは、複数パーツで構成されるため、親ノードの名前で判定・削除する
                if result.node.parent!.name == selectedItem
                {
                    result.node.parent!.removeFromParentNode();
                }
            }
        }
    }

    /// アイテム配置メソッド
    func addItem(hitTestResult: ARHitTestResult) {
        if let selectedItem = self.selectedItem {

            // .scnファイルから新しい3Dモデルのノードを作成
            let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/\(selectedItem).scn")
            let node = (scene?.rootNode.childNode(withName: selectedItem, recursively: false))!

            // 現実世界の座標を取得
            let transform = hitTestResult.worldTransform
            let thirdColumn = transform.columns.3

            // 3Dモデルの配置
            node.position = SCNVector3(thirdColumn.x, thirdColumn.y, thirdColumn.z)

            // 3Dモデルのサイズを変更
            node.scale = SCNVector3(0.05, 0.05, 0.05)

            // 3Dモデルに名前をつける
            node.name = selectedItem

            // シーンに追加
            self.mainSceneView.scene.rootNode.addChildNode(node)
        }
    }

    /// 他アプリでのサウンド再生/停止を監視
    @objc func handleSecondaryAudio(notification: Notification) {
        // Determine hint type
        print("---check audio")

        guard let userInfo = notification.userInfo,
            let typeValue = userInfo[AVAudioSessionSilenceSecondaryAudioHintTypeKey] as? UInt,
            let type = AVAudioSession.SilenceSecondaryAudioHintType(rawValue: typeValue) else {
                return
        }

        if type == .begin {
            // Other app audio started playing - mute secondary audio.
            print("---audio:begin")

            // キャラクタのnodeを差し替える
            selectedItem = val_swing
            changeAllNodes()
        } else if type == .end {
                // Other app audio started playing - mute secondary audio.
            print("---audio:stop")

            // キャラクタのnodeを差し替える
            selectedItem = val_idle
            changeAllNodes()
        } else {
            // Other app audio stopped playing - restart secondary audio.
        }
    }

    // キャラクタのnodeを差し替える
    func changeAllNodes() -> Void {
        var prevItem:String?

        if (selectedItem == val_swing){
            prevItem = val_idle
        } else {
            prevItem = val_swing
        }

        // 追加されている全ての子ノードを1つずつ取り出す
        for Node : AnyObject in self.mainSceneView.scene.rootNode.childNodes{
            if (Node as! SCNNode).name == nil  {
                print("name is nil")
            } else {
                if Node.name == prevItem{

                    if let selectedItem = self.selectedItem {

                        // .scnファイルから新しい3Dモデルのノードを作成
                        let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/\(selectedItem).scn")
                        let newNode = (scene?.rootNode.childNode(withName: selectedItem, recursively: false))!

                        // 3Dモデルの配置(現在と同じ位置に)
                        newNode.position = Node.position

                        // 3Dモデルのサイズを変更(現在と同じサイズに)
                        newNode.scale = Node.scale

                        // 3Dモデルに名前をつける(削除用)
                        newNode.name = selectedItem

                        // 新しい3Dモデルのノードに差し替える
                        self.mainSceneView.scene.rootNode.replaceChildNode(Node as! SCNNode, with: newNode)
//                        // シーンに追加
//                        self.mainSceneView.scene.rootNode.addChildNode(newNode)
//
//                        // 古い3Dモデルを削除
//                        Node.removeFromParentNode();
                }
            }

        }

    }
}

}

まとめ

Mixamoで作るモデルが、1つの3Dモデルに1つのアニメーションなので、このような方法を取りましたが、別の3Dアプリなどで複数のアニメーションを1つのオブジェクトに内包させることができたりするんですかね?(Unityのようにアニメーション設定そのものを別ファイルとして、モデルに適用するような)

もし他にいい方法があるようなら、教えてください。

以下の記事が参考になりました。ありがとうございます。

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