3D全景-SceneKit

SceneKit是用来构建3D场景的框架。包含了如光照、模型、材质、摄像机等高级引擎特性。

概述

每个SCNView中都带有一个场景SCNScene，它用来承载那些带有几何结构、光度、相机以及其他属性的节点SCNNode。一个SCNScene可以包含多个SCNNode子节点，它们一般都是呈树状结构。

SCNView && SCNScene

SCNScene相当于一个虚拟的 3D 空间

//1.创建一个3D场景
self.scnView = [[SCNView alloc]initWithFrame:self.bounds];
self.scnView.scene = [SCNScene scene];
[self addSubview:self.scnView];

SCNNode

一个SCNNode相当于一个物体，它包含很多内容属性，以下是常见的：

摄像机（SCNCamera）
几何结构 (SCNGeometry)
光源（SCNLight）
材质（SCNMaterial）

SCNCamera

SCNCamera决定我们可以看到场景中的哪一块区域

 //2.创建一个camera节点,用来观察球体
 self.cameraNode = [SCNNode node];
 self.cameraNode.camera = [SCNCamera camera];
 self.cameraNode.camera.automaticallyAdjustsZRange = YES; //自动添加可视距离
 self.cameraNode.position = SCNVector3Make(0, 0,0);
 self.cameraNode.camera.xFov = 45;
 self.cameraNode.camera.yFov = 45;
 [self.scnView.scene.rootNode addChildNode:self.cameraNode];

SCNCamera.png

上图中包含以下几点信息：

SceneKit 中 SCNCamera 拍摄的方向始终为 z 轴负方向。
视野(xFov/yFov)是摄像机的可视区域的极限角度。角度越小，视野越窄，反之，角度越大，视野越宽。
视锥体(Viewing Frustum)决定着摄像头可视区域的深度(z 轴表示深度)。任何不在这个区域内的物体将被剪裁掉(离摄像头太近或者太远)，不会显示在最终的画面中。

SCNGeometry

SceneNode提供几种几何模型:六面体(SCNBox)、平面(SCNPlane，只有一面)、无限平面(SCNFloor，沿着x-z平面无限延伸)、球体(SCNSphere)等等。

//3.创建一个球体（视觉对象）
self.ballNode = [SCNNode node];
SCNSphere *ball = [SCNSphere sphereWithRadius:100];//半径不要设置太小
self.ballNode.geometry = ball;
/* 球体有两个表面
 * 一个外表面一个内表面,在vr模式下,我们的眼睛是在球体中间的,所以让球体只需渲染内表面，提高性能
 */ 
self.ballNode.geometry.firstMaterial.doubleSided = NO; //设置只渲染一个表面
self.ballNode.geometry.firstMaterial.cullMode = SCNCullModeFront; //设置剔除外表面
self.ballNode.position = SCNVector3Make(0, 0, 0);
[self.scnView.scene.rootNode addChildNode:self.ballNode];

SCNMaterial

SceneNode提供8种属性用来设置模型材质

Diffuse 漫发射属性表示光和颜色在各个方向上的反射量
Ambient 环境光以固定的强度和固定的颜色从表面上的所有点反射出来。如果场景中没有环境光对象，这个属性对节点没有影响
Specular 镜面反射是直接反射到使用者身上的光线，类似于镜子反射光线的方式。此属性默认为黑色，这将导致材料显得呆滞
Normal 正常照明是一种用于制造材料表面光反射的技术，基本上，它试图找出材料的颠簸和凹痕，以提供更现实发光效果
Reflective 反射光属性是一个镜像表面反射环境。表面不会真实地反映场景中的其他物体
Emission 该属性是由模型表面发出的颜色。默认情况下，此属性设置为黑色。如果你提供了一个颜色，这个颜色就会体现出来，你可以提供一个图像。SceneKit将使用此图像提供“基于材料的发光效应”。
Transparent 用来设置材质的透明度
Multiply 通过计算其他所有属性的因素生成最终的合成的颜色

每个属性都拥有contents属性，来呈现视觉内容，可以设置为颜色和图片

// 4.设置场景内容
//image这里是一张3D图片（UIImage）
self.ballNode.geometry.firstMaterial.diffuse.contents = image;

/*设置纹理滤波，纹理过滤决定了材料属性的内容的外观
 *SCNFilterModeNone
 *SCNFilterModeNearest  当这个位置没有纹理颜色时，会采样离他最近的颜色值
 *SCNFilterModeLinear  当这个位置没有纹理颜色时,线性插值颜色作为自己的颜色
 */
self.ballNode.geometry.firstMaterial.diffuse.mipFilter = SCNFilterModeLinear;

//设置contentsTransform，否则渲染出来的画面会反置，因为我们是在球体中观察的，好比看镜中的自己
self.ballNode.geometry.firstMaterial.diffuse.contentsTransform = SCNMatrix4Translate(SCNMatrix4MakeScale(-1, 1, 1), 1, 0, 0);

SCNLight

光源有许多种：

1.环境光源，它在整个场景内投射均匀光
2.泛光源，这是用的最多的，就是点光源，向各个方向投射光
3.平行光源，在单个方向投射光
4.聚光源，在给定方向从单个位置投射光

//添加光源,光源的类型-环境光源
SCNLight *ambientLight = [SCNLight light];
ambientLight.type = SCNLightTypeAmbient;
ambientLight.color = [UIColor colorWithRed:0 green:.2 blue:0 alpha:.1];
self.ballNode.light = ambientLight;

小结

以上就是构建一个简单的3D场景，更多复杂，多功能的场景就需要我们更深入的学习。本人是一名菜鸟，只是有兴趣有时间学习、总结前辈的知识。

这是网上一位大神的DEMO:720度全景图展示控件-带鱼眼效果-仿insta360，我是通过这份代码学习，感谢前辈的DEMO，更深入的知识还有待自己去学习。

参考资料：
SceneKit
ARKit如何将太阳系装进iPhone
VR+全景播放器+头控讲解