ARKit+Vuforia+UNETでマルチプレイAR

FUKUOKA Engineers Day 2018の発表資料です

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1. ARKit+Vuforia+UNET
   でマルチプレイAR
   

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2. 株式会社Jollystics所属
   だいたいUnity ときどきXamarin（≒C#er）
   アプリ、インタラクティブ、XR
   今年から「ゆにくえ福岡」という
   初心者向けのUnity相談会を毎週やってます
   最近やってるゲーム
   ディヴィニティ：オリジナル・シン エンハンスド・エディション
   自己紹介
   長峰慶三 @KzoNag
   

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3. はじめに
   ▪ Unityで作ってます
   ▪ デモしたい！！
   

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4. マルチプレイAR
   って何ですか？
   

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5. AR
   Augumented Reality
   拡張現実
   

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6. Augmeted Reality, 拡張現実
   現実環境をコンピュータで認識し、
   情報を付与するなどして拡張する技術
   現実環境の認識手法として、
   ・マーカー認識
   ・カメラ・センサーによる
   　自己位置推定・環境測定
   ・GPSからの位置情報
   などがある
   

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7. マルチプレイ
   複数人で遊ぶやつ
   

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8. マルチプレイ
   コンピューターゲームにおいて、複数人
   のプレイヤーが一緒にプレイすること
   以下のようなパターンがある
   ・インターネット経由で別端末と通信
   ・オフラインで別端末と通信
   ・１端末で画面分割
   

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9. マルチプレイAR
   複数人が一緒に体験できるAR
   

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10. マルチプレイAR
    複数人が一緒に体験できるAR
    どのプレイヤーから見ても同じ時間
    ・場所に同じ情報が付加される
    お互いの位置情報を共有している
    プレイヤーによるインタラクションが
    他プレイヤーに反映される
    （例：イスを回転する）
    ※HoloLensのシェアリングの機能はコレ
    

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11. Place your screenshot here
    Share World Demo
    壁の文字からワールドにログイン
    ログインすると空間に存在するオブ
    ジェクトを視認可能に
    複数のプレイヤーが同じワールドに
    ログイン
    プレイヤーはオブジェクトを発射す
    ることができる
    発射されたオブジェクトはワールド
    上に存在するため他プレイヤーも視
    認可能
    

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12. Vuforia
    ARKit UNET
    ３つの要素
    

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13. Vuforia
    ARKit UNET
    ３つの要素
    

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14. iOS11で導入されたフレームワーク
    主にできること↓
    ▪ 自己位置推定
    ▪ 平面検出（水平,垂直）※垂直面はiOS11.3から
    ▪ 照明光推定
    ▪ 前面カメラでの顔・表情の認識 ※iPhoneXのみ
    Unityで使うプラグインが公開されている
    ARKit
    

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15. ARKitによる自己位置推定
    （Visual Inertial Odometry、VIO、視覚慣性オドメトリ）
    カメラとジャイロや加速度などのセンサーを組み
    合わせて、デバイスの移動・回転をトラッキング
    分かるのは開始地点からの相対位置
    現実環境における絶対位置が分かるわけではない
    

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16. ARKitによる自己位置推定
    （Visual Inertial Odometry、VIO、視覚慣性オドメトリ）
    トラッキング開始
    開始地点からの位置・姿勢
    Pos(1,2,3)
    Rot(30, 10, 20)
    移動
    

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17. Vuforia
    ARKit UNET
    ３つの要素
    

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18. Vuforia
    AR開発プラットフォーム
    iOS,Android,UWP(HoloLens)
    カメラ画像ベースのトラッキング
    様々な認識ターゲット
    ▪ 平面画像
    ▪ 直方体や円柱といった立体
    ▪ CADなどの3Dデータ
    Unity2017.2からVuforiaが統合された
    Vuforia7からは平面検出もできるように
    

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19. 画像を検出すると画像との相対位置が分かる
    Vuforiaでの画像ターゲットによるトラッキング
    画像からの位置・姿勢
    Pos(1,2,3)
    Rot(30, 10, 20)
    

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20. Vuforia
    ARKit UNET
    ３つの要素
    

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21. UNET
    Unityに用意されたネットワークシステム
    高レベルAPIと低レベルAPIがある
    高レベルAPIはマルチプレイに必要とされる
    ほとんどの共通要件をカバーする（らしい）
    

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22. UNETの高レベルAPIの特徴（あんまり分かってない）
    ▪ サーバー処理もUnityで実装
    ▪ サーバー／クライアント方式
    ▪ サーバー兼クライアントのホストにもなれる
    ▪ 汎用データシリアライズ
    ▪ ネットワークメッセージ送受信
    ▪ クライアントからサーバーにコマンド送信
    ▪ サーバーからクライアントにRPC
    ▪ サーバーからクライアントにイベント送信
    

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23. サーバーとクライアントがいる
    サーバー
    クライアントA クライアントB クライアントC
    

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24. サーバーを介して変数を同期する
    val = 5
    val = 5 val = 5 val = 5
    

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25. クライアントからサーバーに関数を実行させる（コマンド）
    SetPos(5)を
    実行して
    

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26. サーバーからクライアントに関数を実行させる（RPC）
    ShowResult()
    を実行して
    

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27. クライアントの１つがサーバーを兼ねることも可能
    クライアントA
    クライアントB クライアントC
    サーバー
    ホスト
    

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28. やってること
    

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30. 各クライアントと専用のサーバーマシンを用意
    （今回は同一LAN内で）
    クライアント クライアント
    サーバー
    

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31. それぞれの位置・姿勢情報を
    クライアント間で同期
    Pos(-1,2,3)
    Rot(30,10,5)
    Pos(2,1,5)
    Rot(20,15,0)
    ARKit
    +
    Vuforia
    

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32. クライアントからサーバーにアクションを通知
    画面をタップしたよ
    

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33. サーバーからクライアントに
    オブジェクト生成を通知
    オブジェクト生成 オブジェクト生成
    

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34. オブジェクトの状態はサーバーが管理して
    各クライアントと同期
    Pos(-1,2,3)
    Rot(30,10,5)
    Pos(-1,2,3)
    Rot(30,10,5)
    

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35. 位置・姿勢の同期
    

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36. ARKitの自己位置推定を使いたいけど・・・
    Pos(-5,6,1)
    Rot(60,5,10)
    Pos(1,4,6)
    Rot(0,15,30)
    クライアントB
    クライアントA
    

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37. 固有の座標系での値なので
    Pos(-5,6,1)
    Rot(60,5,10)
    Pos(1,4,6)
    Rot(0,15,30)
    座標系A
    座標系B
    クライアントB
    クライアントA
    <座標系A> <座標系B>
    この値をそのまま
    Aに送ると、、、
    

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38. 位置が合わない
    座標系A
    クライアントB
    クライアントA
    Pos(1,4,6)
    Rot(0,15,30)
    クライアントB？
    <座標系A>
    

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39. Vuforiaの画像ターゲットを配置
    座標系A
    座標系B
    

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40. 認識するとターゲットとの位置関係が分かる
    = ターゲットを基準とした共通の座標系
    座標系A 座標系B
    Pos(-1,2,3)
    Rot(30,10,5)
    Pos(2,1,5)
    Rot(20,15,0)
    <座標系V> <座標系V>
    座標系V
    

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41. 各座標系でのターゲット位置を逆算できる
    = 座標変換が可能
    座標系A 座標系B
    Pos(-4,4,-2)
    Rot(30,-5,5)
    <座標系A>
    Pos(-1,3,1)
    Rot(-20,0,30)
    <座標系B>
    Pos(-1,2,3)
    Rot(30,10,5)
    Pos(2,1,5)
    Rot(20,15,0)
    <座標系V> <座標系V>
    座標系V
    この値をAに送る
    

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42. 位置が合った！
    座標系A
    Pos(-4,4,-2)
    Rot(30,-5,5)
    <座標系A>
    Pos(2,1,5)
    Rot(20,15,0)
    <座標系V>
    座標系V <座標系A>
    Pos(-2,5,3)
    Rot(50,10,5)
    

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43. 位置・姿勢の同期
    ▪ 画像ターゲットで共通の座標系を用意
    ▪ ARKitで自己位置を取得
    ▪ 共通の座標系に変換
    ▪ UNETで送信
    ▪ 受け取った座標を固有の座標系に変換
    ▪ 実際はプレイヤーオブジェクトを
    画像ターゲットの子にすることで簡素化
    

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44. 困ったところ
    ❖ ARKitとVuforiaを同時に有効にできない
    ➢ はじめにVuforiaで認識、認識したらVuforiaを
    切ってARKitをオンにすることで対処
    ➢ 切り替え時にカメラ画像がチラつくので演出で目立
    たないように
    

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45. DEMO
    

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46. まとめ
    ▪ ARKitで自分の位置をトラッキング
    ▪ Vuforiaで座標系を合わせる
    ▪ UNETで情報を同期する
    でマルチプレイARができました！
    

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47. 次のステップ
    ▪ 精度の向上・内容を充実
    ▫ ちょっとズレるのをなんとかしたい
    ▫ 撃ち合いとかゲームっぽくしたい
    ▪ マルチプラットフォーム
    ▫ AndroidやHoloLensも入れるはず
    ▫ なんならポジショントラッキングできなくても
    Vuforiaの画像が見えてれば入れるのでは
    ▪ いろんな情報を共有
    ▫ HoloLensの環境マップとか
    ▫ 各種センサーを置いてサーバー側から送るとか
    

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48. ありがとうございました！
    休憩時間に体験できます！
    

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49. CREDITS
    Special thanks to all the people who made and released
    these awesome resources for free:
    ▪ Presentation template by SlidesCarnival
    ▪ Photographs by Unsplash
    

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