iPhoneアプリ開発:AR その25 物理のお時間

注意）SpriteKitはSceneKitの2D版です。SceneKitより先にこっちが用意された。2DならUIViewとかUIImageViewとかあるじゃんと思うかもしれないけど、UIKit系はボタンやナビゲーションバーや画面遷移といったGUIパーツの構築しやすさを優先してて、ゲームといったグラフィック性能バリバリ使います系にはスピード面でやや劣るんですな。そのため、ゲーム作る人は、UIKitより操作がめんどくさい（でも高速な）OpenGLなんかを使わないとダメだったんですが、その点を改善すべくUIKit風に使い勝手がよくて、OpenGL並みに描画性能が高いKitとしてSpriteKitが登場しますた

　仕方ないんで、とりあえず実際に、上のビデオの18分12秒あたりで紹介されてるように、SCNNodeのphysicsBodyプロパティにSCNPhysicsBodyのdynamicBodyで作ったオブジェクトを割り当ててみようかと。

SCNPhysicsBody

　ビデオによると、SCNNodeは、こいつを割り当てられると物理学に従った挙動をするわけっす。

これね

　これを実際に試す。

　ベースにするのはXcodeのARテンプレね。

　こいつは「こんにちはAR」、「ARKitだ！」でやった「Single View App」テンプレからのARセットアップまでをテンプレ側で終わらせてくれてるすぐれもの。

　おまけに「見た目が大事」で紹介したSceneファイルからのSCNScene構築までやっちゃってるので、Runさせるだけで、そのまんま空間に宇宙船が浮いたりもするわけですよ。

注意）ちなみにSCNScene構築のために読み込んでるファイルは、COLLADAじゃなくSceneKitのネイティブファイルであるSceneファイル（拡張子.scn）ね

　プロジェクト作成手順自体は「Argmented Reality App」を選ぶ以外は「Single View App」と同じっす。

てなわけだ

　で、こいつはSCNSceneのrootNodeに"ship"て名前のSCNNodeが追加されてるんで、childNode(withName:,recursively:)で取り出せます。

　ここらへんの情報は、提供されてるSceneファイルをScene Editorで見ればわかります。

　で、取り出したSCNNodeオブジェクト"ship"の、physicsBodyプロパティに

　SCNPhysicsBody.dynamic()

で作ったオブジェクトを割り当ててみる。

ViewController.swift

class ViewController: UIViewController, ARSCNViewDelegate {
    @IBOutlet var sceneView: ARSCNView!
    
    override func viewDidLoad() {
        ・・・
        // Create a new scene
        let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/ship.scn")!
        phygicsLab(scene:scene)
        ・・・
    }
    ・・・
    func phygicsLab(scene:SCNScene) {
        if let ship = scene.rootNode.childNode(
            withName: "ship", recursively: true) {
            ship.physicsBody = SCNPhysicsBody.dynamic()
        }
    }
}

　ビデオではObjective-C言語で

　　[SCNPhysicsBody dynamicBody];

と説明されてるんだけど、swift言語なんで、そのまま記述できんわけなんやね。なので

　　[SCNPhysicsBody dynamicBody];

は

　　SCNPhysicsBody.dynamic()

となる。

　ここらへん、Objective-Cとswiftの対応はXcodeのHelp>Developer Documentationメニューで出てくる画面で調べられます。

　で、早速Run。

　なんか宇宙船落ちたし（笑。

　一瞬すぎてわからんけど、目の前通り過ぎたような…

　SCNPhysicsBody.dynamic()を割り当てたんで、重力が効いてしまって自由落下しちゃうんですな。

　底がないんで、地球の中心に向かって落下してる模様。

　チューわけで底を用意します。

　あと、床に跳ね返る様子を見やすいように、ship.position.zに-3を指定して、宇宙船を3m後ろに移動させとく。でもって、床の高さも、position.yに-1を設定して1m下にしてます。positionわからん人は「仮想体を置いてみる」ね。

ViewController.swift

    func phygicsLab(scene:SCNScene) {
        if let ship = scene.rootNode.childNode(
            withName: "ship", recursively: true) {
            ship.physicsBody = SCNPhysicsBody.dynamic()
            ship.position.z = -3	// 3m後ろに移動させとく
        }
        //  床を追加　静的な物理物体として設定
        let floorNode = SCNNode(geometry: SCNFloor())
        floorNode.physicsBody = SCNPhysicsBody.static()
        floorNode.position.y = -1
        scene.rootNode.addChildNode(floorNode)
    }

　SCNFloorてのは組み込み形状で無限xz平面です。Appleのサンプル色々見てて見つけますた。

　で、こいつのphysicsBodyプロパティには、ビデオで紹介されてたように、重力や外から加えられた物理的な力に影響されない静的な物理体（PhysicsBodyを直訳してみた）となるSCNPhysicsBodyを割り付ける。静的な物理体を作る場合は

　SCNPhysicsBody.static()

を使う。

　これで今回作る床は、空間に固定されたSCNPhysicsBody付きSCNNodeになるわけです。

　空間に固定って、physicsBodyプロパティにSCNPhysicsBodyを割り付けられてないSCNNodeと一緒じゃんと思うかもしれないけど、SCNPhysicsBody.static()を割り当てた場合、SCNPhysicsBody同士が衝突した場合、お互いに弾きあうという性質が利用できるんですよ。

　SCNPhysicsBodyが設定されてないSCNNodeとは、衝突してもそのまますり抜けちゃうんで、宇宙船の落下を止めるには固定されたSCNPhysicsBodyを設定したSCNNodeが必要なんですな。

　これで落下した宇宙船は、固定された床にぶつかって止まる。

　Runさせると、無事床に着地しました。

ま、ぶっちゃけ、突き刺さったわけだが

　おもろいやんけ〜、ということで、画面タップしたら宇宙船に力を加えてみることにしました。

ViewController.swift

    func phygicsLab(scene:SCNScene) {
        ・・・
        scene.rootNode.addChildNode(floorNode)
        // 画面タップを見張る
        self.view.addGestureRecognizer(UITapGestureRecognizer(
            target: self, action: #selector(didTap)))
    }
    
    /// 画面タップされたら、宇宙船に力加える
    @objc func didTap() {
        if let ship = sceneView.scene.rootNode.childNode(
            withName: "ship", recursively: true) {
            ship.physicsBody?.applyForce(
            	SCNVector3(x:0, y:8, z:0), asImpulse: true)
        }
    }

　Runすると、画面タップするたびに宇宙船が飛び跳ねるようになります。

サンプル：

　http://tetera.jp/xcc/book-sample/ARPhysics.zip

　空中で浮いてる時にタップすれば、そこからまたジャンプだ。

　無限の宇宙へ！

　ここで使ってるapplyForceってメッセージは、SCNPhysicsBodyオブジェクトに対して力を加えるって指定です。Developer DocumentationのSCNPhysicsBodyの説明だと、最初の引数で力の大きさと向き、asImpulse:引数をtrueにすることで、一瞬の衝撃（インパルス：Impulse）ってことになります。

　衝撃指定の場合の第1引数のSCNVector3は力積値を意味するらしい。

　力積て何？

　という話は長くなるんで次回。