学习SceneKit之序篇

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什么是SceneKit

按照苹果官方说法，就是对Metal和OpenGL的高层封装，提供更加方便的操作3D资源的方法。我们也可以称之为游戏引擎，它具备一个常规游戏引擎需要拥有的功能，譬如3D模型渲染，光照模型，物理引擎，粒子系统，骨骼动画支持等等。不过目前来看，最吸引人的莫过于可以用它和ARKit快速制作一些有意思的小玩意儿。

学习SceneKit有什么好处

如果你对OpenGL，Metal或者Direct3D一无所知，恰好你是一名iOS开发者，那么学习SceneKit是你进入3D编程世界的一个绝佳入口。你问我为什么不去学Unity3D？的确Unity3D拥有更加强大的功能和工具，而且现在也有支持ARKit的插件....emmmmmm....一定要说的话，我也就只有下面这些理由让你学SceneKit而不是Unity3D了。

1. SceneKit比较轻量化，如果你想学习更加底层的知识，从SceneKit入手会比较方便。
2. SceneKit是用原生代码写的，没有自动生成的代码，比较好掌控，这也有利于你看清背后的逻辑。

不过如果此时的你只是想快速的做一个游戏的话，还是尽快关了这个页面去找Unity3D的教程吧。

创建一个SceneKit项目

你可以选择直接创建一个Game项目，也可以创建一个普通项目。我选择了创建一个普通项目。

image.png

然后修改Storyboard中ViewController的View的类型为 SCNView。

image.png

接下来，我们将在 ViewController.swift中完成后续的工作。

灯光，摄像，演员就位

在3D虚拟世界中，我们同样需要灯光和摄像来完成场景的展示，灯光用来让3D物体可见，没有光，一切都是黑的。摄像机决定着我们能够在屏幕上看到什么。最后，在3D场景中放入各种3D物体，开始表演！！！

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    // Create & Config Scene
    scene = SCNScene()
    scene.background.contents = UIColor.black
    createCamera()
    createLight()
    createGeometry()
    // Config SCNView
    if let scnView = self.view as? SCNView {
        scnView.scene = scene
        scnView.allowsCameraControl = true
        scnView.showsStatistics = true
    }
}

上面的代码，完整的实现了灯光，摄像和演员（3D物体）的准备。SCNScene是一个舞台，舞台的背景被我设置成了黑色UIColor.black。接着我们创建摄像机createCamera()，创建灯光createLight()，创建3D物体createGeometry()。最后这个舞台被赋给用于渲染3D场景的View scnView。后面的代码对scnView进行了配置。allowsCameraControl赋予了可以使用手势改变视角的功能。showsStatistics会显示一些指标参数，比如fps，顶点数等等。

创建摄像机

创建摄像机的代码很简单。SceneKit里每个对象都会挂载在SCNNode下，node可以包含其他node，这些对象会形成一个树状的结构，和UIKit相似。下面的代码就是创建一个挂载了SCNCamera的Node然后加到舞台的rootNode里。这里设置了Camera的位置SCNVector3.init(0, 0, 2)。SCNVector3是SceneKit中对3维向量的表示。SceneKit中屏幕从左到右为x正轴方向，从下到上为y正轴方向，从里到外为z轴正轴方向，屏幕中心为（0，0，0）点。所以（0，0，2）就是从屏幕中心向外移动2个单位的位置。更多关于z轴的信息将会在后面介绍。

func createCamera() {
    let node = SCNNode()
    node.camera = SCNCamera()
    node.position = SCNVector3.init(0, 0, 2)
    scene.rootNode.addChildNode(node)
}

创建灯光

在3D世界，有很多计算光照的数学模型，这些数学模型拥有不同的复杂度和效果。每种模型都会支持不同种类的光，比如平行光，泛光，聚光灯等等。这里我使用了omni（泛光），你可以把它想象成你家的灯泡，会向四周提供亮光。下面的代码一共创建了3个光源。从三个不同的地方提供不同颜色的光。同样，通过Node的position修改光源的位置，不过不是每一种光源都会受position影响，这个话题我们后续再说。

func createLight() {
    // red light
    let redLightNode = SCNNode()
    redLightNode.light = SCNLight()
    redLightNode.light?.type = .omni
    redLightNode.light?.color = UIColor.red
    redLightNode.position = SCNVector3.init(6, 6, 0)
    scene.rootNode.addChildNode(redLightNode)
    // green light
    let greenLightNode = SCNNode()
    greenLightNode.light = SCNLight()
    greenLightNode.light?.type = .omni
    greenLightNode.light?.color = UIColor.green
    greenLightNode.position = SCNVector3.init(-6, 6, 0)
    scene.rootNode.addChildNode(greenLightNode)
    // blue light
    let blueLightNode = SCNNode()
    blueLightNode.light = SCNLight()
    blueLightNode.light?.type = .omni
    blueLightNode.light?.color = UIColor.blue
    blueLightNode.position = SCNVector3.init(0, -6, 0)
    scene.rootNode.addChildNode(blueLightNode)
}

加入3D物体

例子中我加入了一个球体。Node的创建和之前类似。唯一不同的就是这里设置了一个球形的几何体。球的半径为0.3。更多关于几何体的信息将在后续文章中介绍。

func createGeometry() {
    let node = SCNNode()
    node.geometry = SCNSphere.init(radius: 0.3)
    node.position = SCNVector3.init(0, 0, 0)
    scene.rootNode.addChildNode(node)
}

Build & Run

万事具备，运行，就可以看到一个被3种颜色的光照耀的球体了。因为我们开启了摄像机控制，还可以通过手势旋转观察球体。