【Unity】AR Foundationを使いこなそう！ – ARCoreとARKit3を同時開発！

これまでUnityでモバイル向けAR開発を行う方法としては、Vuforia Engine、Unity ARCore SDK、Unity ARKit Pluginなどが代表的でした。

しかし、あるプラットフォーム向けに作ったものを、さらに別のプラットフォーム向けに変換する作業はかなり手間が掛かります。

また、先日発表されたARKit3の機能は、Unity ARKit Pluginには実装されませんでした。

今回は、今後UnityでARを開発する際の基礎となる、AR Foundationのご紹介です。

Contents

1 AR Foundationとは
2 開発環境を準備する
3 サンプルアプリ「SimpleAR」を動かす
4 他のサンプルアプリを動かす
5 まとめ

AR Foundationとは

AR Foundationとは、Unityが作っているARアプリケーション開発用のパッケージです。

ARに関する共通な基本機能をひとまとめにし、各プラットフォーム向けARアプリ開発を最小限の変更で行うことを目的としています。

現在はまだプレビュー版で（※2019.2より正式版となりました）、サポートするプラットフォームはARCoreとARKitのみですが、順次を増やされる模様です。

Googleの提供するARCore SDK for Unity、Unity Technologiesが提供していたUnity ARKit Pluginとの関係性は、下の図・表のようになっています。

Fig 1. UnityでARCore、ARKitを使う方法。Unity ARKit Pluginは非推奨にされました。

ARCoreの方は、ARCore SDK for UnityにあってAR Foundationにない機能がまだ一部あります。

ARKitの方は、 Unity ARKit Pluginが2019年6月で非推奨にされたので、最新の機能（ARKit3以降）をUnityで開発するには、AR Foundationを用いるしかありません。

かなりハイペースで機能拡充が行われる様子なので、表は随時更新していく予定です。

※注意： Fig 1とFig 2はUnity公式ブログの投稿から引用しました。一部最新の情報ではない部分を、執筆時に修正しています。

※補足： 公式資料は、各パッケージごとに Package Manager内のリンクから見ることができます。全体的な動向を知りたい場合は、Unityのフォーラムを見ましょう。

開発環境を準備する

AR Foundationを通して、ARCore・ARKitを開発するには、次のものが必要です。

Unity AR Foundationパッケージ
- Unity Ver. 2018.4 → Ver. 1.5
- Unity Ver. 2019.1+ → Ver. 2.2
Unity ARCore XR Pluginパッケージ
Android Studio
Android SDK（Ver. 7.0、APIレベル24以上）
Android NDK
Unity ARKit XR Pluginパッケージ
- ARKit2 → Ver. 2.1
- ARKit3 → Ver. 2.2
Unity ARKit Face Trackingパッケージ
- ARKit2 → Ver. 1.0
- ARKit3 → Ver. 1.1
Xcode
- ARKit2 → Ver. 10
- ARKit3 → Ver. 11 Beta

言わずもがな、２〜５番目はARCore用、６〜８番目はARKit用です。

先ずは、AR Foundation (1)、ARCore XR Plugin (2)、ARKit XR Plugin (6)、ARKit Face Tracking (7)をインストールしていきましょう。

Unityエディタで、Window – Package Managerを開いてください。

左上のドロップダウンメニューで「Show preview package」を選択し、プレビュー版のパッケージも見える状態にします（※2019.2以降をご使用の方は不要です）。

最後に、所望のバージョンの各パッケージを選択すれば完了です。

Fig 3. Package Managerから4つのパッケージをインストールする。リンクから公式ドキュメントを見ることができます。

サンプルも含めて欲しい場合は、このGithubレポジトリからダウンロードします。

先ほど同様、所望のバージョンのものを選択しましょう。

本記事の後半では、 AR Foundation Ver. 1.5のサンプルを用いて解説していきます。

Android Studio (3)、Android SDK (4)、Android NDK (5)のインストール方法に関しては、次の記事をご覧ください。

Xcode (8)は、App Storeからインストールすることができます。

※注意： AR Foundation Ver. 1.5以上は、Ver. 1.0への後方互換性が無いようです。公式移行ガイドが用意されているので、詳しくはそちらをご覧ください。

サンプルアプリ「SimpleAR」を動かす

先ほどのサンプルをUnityで開くと、各機能ごとにシーンを割いてくれているのが分かると思います。

ここでは、最小構成なサンプル「SimpleAR」を例に、ビルド方法と、AR Foundationにおける基本的なアセット構成について見ていきます。

ビルドする

ARCore・ARKitともに、基本的なビルド方法は各SDKの場合と同様なので、詳細は関連記事をご覧ください。

ARCoreでの注意点は、Player Settings – XR Settingsで、 ARCore Supportedにチェックを入れないことです。

ARKitの方は、各パッケージやツールのバージョンに注意しましょう。ARKit3関連のものは、古いXcodeでビルドエラーとなってしまいます。

各アセットの解説

以下のARSession、ARSessionOriginとその配下のARCameraが、AR Foundationで基本となる陣形です。

ここでは、そうしたアセットに加え、付随する重要なコンポーネントに関しても見ていきます。

ARSession

ARのプロセス全体を管理しています。

ARCore・ARKitでも、ARの一連のプロセスのことを「Session」と呼ぶので、馴染み深いかと思います。

新しいシーンには、GameObject – XRから追加することが出来ますが、プロジェクトにただ一つしか置けないことに注意しましょう。

付随するARInputManagerは、端末のセンサ情報を後述するTrackedPoseDriverに渡すという役割を担うので、これも必須なコンポーネントです。

ARSessionOrigin

現実空間とUnity空間の座標系を橋渡ししています。

全ARオブジェクトの座標はSession Spaceという座標系で管理されますが、その現実空間での原点がSession開始時の端末の位置で、Unity空間での原点がARSessionOrigin というわけです。

よって、ARオブジェクトをこの子オブジェクトにすることで、それらの位置関係を保つだけではなく、スケールの問題を回避することも出来ます。

ARSessionと同様、GameObject – XRから追加することができ、デフォルトで配下にARCameraが付いています。

ARCameraを複数設置する場合、このARSessionOriginも同じ数だけ用意しましょう。

TrackedPoseDriver

端末のカメラ映像とセンサー情報から、その位置と姿勢を取得します。

ARSessionOrigin配下のARCameraにデフォルトで付いています。

オプションに関して、詳しくは次の記事（方法2-2）をご覧ください。

ARCameraBackground

端末のカメラ映像を、ARカメラの背景としてレンダリングしています。

これもARSessionOrigin配下のARCameraに付いています。

レンダリング方法も細かく設定できるようになったのに合わせて、LWRP（LightWeight Rendering Pass）も選択できるようになりました。

LWRPは、モバイル端末でリアルタイム・レンダリングする際のパフォーマンス向上を図るもので、Unity Lightweight RPパッケージを追加でインストールすると使用できます。

他のサンプルアプリを動かす

SimpleAR以外にも、ARCore・ARKitの各機能ごとに様々なサンプルが用意されています。

先ほどの基本陣形にスクリプトを追加する形で、各機能が実装されています。

各スクリプトの役割・使い方を学ぶには、公式ドキュメントとともに、丁寧に書かれたコード中のコメントも読むと良いと思います。

ARCore・ARKit共通
- LightEstimation ：環境光推定
- ImageTracking ：画像認識（マーカーAR）
- FeatheredPlanes ：平面認識
- FaceMesh、FacePose ：顔認識（メッシュ・姿勢）
- Scale ：ARSessionOriginのスケール調整
- SampleUXScene ：UXの例
- SampleLWRPScene ：LWRPの使用
- CameraImage ：CPU上のカメラ映像を取得（画像編集）
ARCore
- ARCoreFaceRegions ：顔認識（各部の位置）
ARKit
- ObjectTracking ：3Dオブジェクト認識
- ARKitFaceBlendShapes ：顔認識（表情、複数）
- EnvironmentProbes ：環境光＋色推定
- ARWorldMap ：AR空間の情報を保存
- HumanBodyTracking2D/3D ：人間の身体の骨格を認識（ARKit3）
- HumanSegmentationImages ：人間の身体の輪郭を認識（ARKit3）
- ARCollaborationDataExample ：AR空間の共有（ARKit3）
- RearCameraWithFrontCameraFaceMesh ：前後カメラ同時使用（ARKit3）