实战教程：如何从零开始构建一个极简的 Android 增强现实（AR）应用

2026-02-17 12:13:27 0条评论 2次阅读 0人点赞

你是否曾梦想过像钢铁侠托尼·斯塔克那样，在现实的空气中操作全息数据？增强现实（AR）技术正在将这种科幻构想变为触手可及的科学现实。通过将数字信息——如声音、文本、3D 模型——叠加到我们的物理世界中，AR 打破了虚拟与现实的边界。想想风靡全球的“Pokémon GO”，你就能感受到 AR 的魅力。

在这篇文章中，我们将作为一名探索者，一起深入 Android AR 开发的世界。我们将不依赖复杂的 3D 引擎知识，使用 Java 语言在 Android Studio 中构建一个功能完整、能够识别平面并展示 3D 模型的 AR 应用。准备好你的手机，让我们开始这段神奇的代码之旅吧！

为什么选择 ARCore 与 Sceneform？

在开始敲代码之前，我们需要理解背后的核心工具。Google 的 ARCore 是 Android AR 体验的基石，而 Sceneform 则是我们手中的画笔。

#### 深入了解 ARCore

ARCore 是一个平台，它让我们的智能手机能够“感知”周围的环境。要在手机上实现稳定的 AR 体验，ARCore 主要依赖三个核心原则：

运动追踪：利用手机的摄像头和惯性传感器，ARCore 能在用户移动时追踪手机的位置和姿态。这确保了虚拟物体在屏幕中看起来是“钉”在现实世界中的，而不是随着手机晃动而乱飞。
环境理解：这是 AR 的关键。ARCore 会检测水平或垂直的平面（如地板、桌子或墙壁）。通过识别这些特征点，手机能知道哪里有“地面”，从而让虚拟物体有地方放置。
光照估算：为了逼真，虚拟物体必须有阴影。ARCore 会分析环境的光线条件，让我们的 3D 模型看起来真的像是处于当前的灯光下。

> 注意：ARCore 仅在支持它的设备上运行。虽然现在大部分新手机都支持，但开发前最好查阅 Google 的设备支持列表。

#### Sceneform 的魅力

以前，在 Android 上写 AR 需要懂 OpenGL，这对许多应用开发者来说是一道高墙。Sceneform 是一个由 Google 开发的 3D 框架，它的存在就是为了打破这道墙。它让我们可以在不懂 OpenGL 的情况下，像操作普通 Android 视图一样处理 3D 资产。它甚至自带了处理 UI 手势（如点击旋转、缩放）的功能。

第一步：搭建项目地基

首先，我们需要一个干净的起点。打开 Android Studio，创建一个新项目（请参考标准的新建项目流程）。但在配置时，请注意以下几点：

语言选择：选择 Java。虽然 Kotlin 现在很流行，但为了教程的通用性和稳定性，我们沿用 Java。
Minimum SDK：设置为 API 24: Android 7.0 (Nougat)。这是保证 ARCore 兼容性的基础。
记住路径：记下你的项目保存路径，稍后我们需要在那里放入一些特殊的文件。

第二步：准备 3D 资产（.glb 文件）

AR 应用需要内容。在这个极简示例中，我们需要一个 3D 模型。

#### 关于文件格式：glTF 与 .glb

Sceneform 1.16.0 主要使用 glTF（GL Transmission Format）格式。它是 3D 界的“JPEG”。而 .glb 文件则是 glTF 的二进制版本，它将纹理、模型数据打包在一个文件中，非常适合移动端传输和加载。

#### 如何获取模型？

你有两个选择：下载现成的或者自己制作。

下载资源：有很多优秀的 3D 模型库（Sketchfab 等以前提到的 Poly 平台虽已整合，但社区资源依然丰富）。搜索 .glb 格式的模型即可。
自己动手：如果你喜欢创造，可以使用 Blender（一款免费且强大的开源 3D 软件）制作模型，然后导出为 .glb 格式。

#### 导入项目

这是一个关键步骤，请务必仔细操作：

命名规范：确保你的文件名仅包含小写字母、数字或下划线。例如 my_model.glb。避免使用大写字母，这可能会在资源编译中引发错误。
创建 INLINECODE5be8890d 目录：在 Android Studio 左侧项目视图中，右键点击 INLINECODE67e97f74 目录，选择 New > Android Resource Directory。在弹出的窗口中，资源类型选择 Raw，点击 OK。
放置文件：将你下载或制作的 INLINECODE26afdf2a 文件复制到 INLINECODE2879c88a 文件夹下。

第三步：集成 Sceneform SDK（手动配置）

这里我们可能会遇到一些挑战。早期的 Sceneform 插件在最新版 Android Studio 中可能会出现兼容性问题。为了保证我们的项目能跑起来，我们将采用更稳妥的方式：手动集成 Sceneform 1.16.0 SDK。

#### 1. 获取 SDK 文件

我们需要从 GitHub 的 Sceneform 仓库中下载源码包（下载链接指向 v1.16.0 版本的 Release）。解压 ZIP 文件，找到其中的 INLINECODE521e154b 和 INLINECODE43d54390 文件夹。

#### 2. 配置 Settings.gradle

将解压后的 INLINECODEa2b9de25 和 INLINECODE90a7bc06 文件夹直接移动到你的项目根目录下（与 INLINECODEbc876d26 文件夹同级）。然后，打开 INLINECODEeeec9433 文件，添加以下配置。这将告诉 Gradle 去哪里找这两个库。

// 将 sceneformsrc 文件夹作为模块引入
include ‘:sceneform‘
project(‘:sceneform‘).projectDir = new File(‘sceneformsrc/sceneform‘)

// 将 sceneformux 文件夹作为模块引入
include ‘:sceneformux‘
project(‘:sceneformux‘).projectDir = new File(‘sceneformsrc/sceneformux‘)

#### 3. 配置 Build.gradle

接下来，我们需要在 INLINECODEb30baf83 模块中引用这些库。打开 INLINECODE958c8c9e。

在 dependencies 闭包中添加依赖：

dependencies {
    ...
    // 依赖我们刚才导入的 sceneformux 库
    implementation project(‘:sceneformux‘)
    ...
}

> 实用见解：由于 Java 8 的特性在 AR 开发中非常常用，建议在同一文件的 android 闭包中，确保开启了 Java 8 支持（虽然现代 AS 版本通常默认开启，但检查一下总是好的）。

第四步：编写核心代码——从布局到逻辑

现在，地基已经打好，是时候建造大楼了。我们将分三步来完成代码编写。

#### 1. 设计用户界面

我们需要一个全屏的视图来显示摄像头画面。打开 INLINECODEcee6d931，并将代码修改如下。这里我们使用了 INLINECODEae704518，它是 Sceneform 提供的一个现成的 Fragment，帮我们处理了权限请求、相机开启和背景渲染等繁琐工作。

#### 2. 实现主逻辑

接下来是 MainActivity.java。这是我们将一切串联起来的地方。我们要做的是：

获取 ArFragment 的引用。
添加一个监听器，等待 ARCore 检测到平面。
当检测到平面后，添加另一个监听器，等待用户点击屏幕。
当用户点击屏幕上的平面时，显示 3D 模型。

// MainActivity.java
package com.example.simplearapp; // 替换为你的包名

import android.app.Activity;
import android.net.Uri;
import android.os.Bundle;
import android.view.MotionEvent;
import android.widget.Toast;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import com.google.ar.core.HitResult;
import com.google.ar.core.Plane;
import com.google.ar.sceneform.AnchorNode;
import com.google.ar.sceneform.rendering.ModelRenderable;
import com.google.ar.sceneform.ux.ArFragment;
import com.google.ar.sceneform.ux.TransformableNode;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private ArFragment arFragment;
    // 使用 URI 格式引用我们在 res/raw 中放入的模型文件
    // 注意：格式固定为 android.resource://包名/raw/文件名（不含扩展名）
    private Uri modelUri = Uri.parse("android.resource://" + getPackageName() + "/raw/your_model_filename");

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // 初始化 ArFragment
        arFragment = (ArFragment) getSupportFragmentManager().findFragmentById(R.id.arFragment);

        // 开始构建我们的 AR 场景
        setUpModel();
        setUpPlane();
    }

    // 辅助方法：动态获取包名（因为 onCreate 中 getPackageName() 可能还未完全初始化）
    @Override
    protected String getPackageName() {
        return super.getPackageName();
    }

    // 步骤 1: 异步加载 3D 模型
    private void setUpModel() {
        // 动态修正 URI，确保在运行时获取正确的包名
        modelUri = Uri.parse("android.resource://" + getPackageName() + "/raw/your_model_filename"); 
        // 请确保将 ‘your_model_filename‘ 替换为你真实的文件名，例如 ‘gfg_model‘

        ModelRenderable.builder()
                .setSource(this, modelUri)
                .setIsFilamentGltf(true) // Sceneform 1.16+ 使用 Filament 引擎加载 glTF
                .build()
                .thenAccept(renderable -> {
                    // 加载成功，将 renderable 存起来（这里简化处理，直接在点击事件中引用）
                    // 在实际开发中，建议将其设为成员变量以便复用
                    Toast.makeText(this, "模型加载成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                })
                .exceptionally(throwable -> {
                    Toast.makeText(this, "无法加载 3D 模型，请检查文件名和格式", Toast.LENGTH_LONG).show();
                    return null;
                });
    }

    // 步骤 2: 设置平面检测和点击监听
    private void setUpPlane() {
        arFragment.setOnTapArPlaneListener((HitResult hitResult, Plane plane, MotionEvent motionEvent) -> {
            
            // 检查点击的是否是水平面（地板或桌子）
            if (plane.getType() != Plane.Type.HORIZONTAL_UPWARD_FACING) {
                return;
            }

            // 创建锚点
            AnchorNode anchorNode = new AnchorNode(hitResult.createAnchor());
            anchorNode.setParent(arFragment.getArSceneView().getScene());

            // 再次加载模型（为了代码逻辑清晰，这里简化，实际应复用已加载的对象）
            // 注意：真实项目中应避免在点击时重复加载，这里仅为演示流程
            ModelRenderable.builder()
                    .setSource(this, modelUri)
                    .setIsFilamentGltf(true)
                    .build()
                    .thenAccept(renderable -> {
                        createNode(anchorNode, renderable);
                    });
        });
    }

    // 步骤 3: 创建可交互的节点
    private void createNode(AnchorNode anchorNode, ModelRenderable renderable) {
        // TransformableNode 让我们可以通过手指拖拽、旋转、缩放模型
        TransformableNode node = new TransformableNode(arFragment.getTransformationSystem());
        node.setParent(anchorNode);
        node.setRenderable(renderable);
        node.select(); // 激活节点，显示控制手柄
    }
}

> 重要提示：在代码中，请务必将 INLINECODEa48e8808 替换为你放在 INLINECODE5d47309d 文件夹下的实际文件名（不需要 INLINECODEc2e15154 后缀）。例如，如果你的文件是 INLINECODE30cde459，这里就写 teddy。

#### 3. 配置权限

AR 应用必须使用摄像头。虽然 ArFragment 会自动请求权限，但我们必须在 INLINECODEc927099d 中声明它。打开该文件，在 INLINECODE47c56dc6 标签外添加：

常见陷阱与优化建议

在实际开发中，你可能会遇到一些坑。这里分享几点实战经验：

模型不显示？：最常见的原因是模型尺寸不合适。现实世界非常大，如果你的模型太小（例如 0.001 单位），它可能就在你眼皮底下，你却看不见。反之，如果太大（100 单位），它可能包围了整个相机。在 Blender 中导出时，注意调整模型的缩放比例。
APK 体积过大：3D 模型文件通常很重。如果 App 启动慢，请检查 .glb 文件的大小。优化模型的纹理和面数是减小 APK 体积的关键。
灯光与环境：为了让效果更逼真，我们还可以在代码中开启光照估计。Sceneform 支持根据环境光调整模型的亮度。只需一行代码：arFragment.getArSceneView().getSession().setLightEstimationEnabled(true); (需在 Session 创建后调用)。

结语

恭喜你！你已经完成了从 0 到 1 的突破。通过这篇教程，我们不仅构建了一个简单的 AR 应用，更重要的是，我们掌握了 ARCore 的基本原理（环境感知、锚点建立）和 Sceneform 的核心用法（模型加载、节点交互）。

但这只是冰山一角。接下来，你可以尝试探索更多功能：比如让 3D 模型动起来（动画）、支持识别垂直平面（像海报一样的墙面）、或者使用 Cloud Anchors 让不同用户看到同一个虚拟物体。AR 的未来充满无限可能，而你已经拿到了开启这扇大门的钥匙。快去创建属于你的增强现实世界吧！

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