SceneKit 自定义手势

最近有用到SceneKit来展示3D模型，目前SceneKit的学习资料有不少，但发现没有讲自定义手势的文章（可能是我没有找到）。手势部分大多都是提了一嘴allowsCameraControl=YES可以控制模型旋转平移等。但真正项目中不一定需要360°无死角展示模型，反而会有一些范围限制，同时手指的操作习惯也会根据设计的不同而有所差异。

之前有做OpenGL ES的经验，在ES中，摄像机camera不止有位置posion坐标，还有朝向的视点坐标，即：

GLKMatrix4 GLKMatrix4MakeLookAt(float eyeX, float eyeY, float eyeZ,
                                                  float centerX, float centerY, float centerZ,
                                                  float upX, float upY, float upZ)

而SceneKit中，camera只有位置posion坐标，并始终朝一个方向观察。这就意味着无法通过调整camera来达到变换观察角度了。所以刚开始学scenekit时我还很不适应这点 : ( Scenekit中的相机可以添加约束来实现。

接下来正文开始：
添加模型展示的代码就略过了…有很多资料可以查看。直接来手势添加部分：

- (void)addGesture
{
    // 平移手势
    UIPanGestureRecognizer *panGesture = [[UIPanGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(panned:)];
    panGesture.delegate = self;
    [_scnView addGestureRecognizer:panGesture];
    // 缩放手势
    UIPinchGestureRecognizer *pinchGesture = [[UIPinchGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(pinch:)];
    pinchGesture.delegate = self;
    [_scnView addGestureRecognizer:pinchGesture];
    // 旋转手势
    UIRotationGestureRecognizer *rotationGesture = [[UIRotationGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(rotation:)];
    rotationGesture.delegate = self;
    [_scnView addGestureRecognizer:rotationGesture];
    // 点击手势
    UITapGestureRecognizer *tapGesture = [[UITapGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(tap:)];
    tapGesture.delegate = self;
    [_scnView addGestureRecognizer:tapGesture];
}

平移

在平移手势中，我用到了单指和双指操作两个需求，单指平移，双指调整观察角度。平移无非就是调整xy坐标，观察角度的调整，是用到了模型的旋转操作，其中XAngle表示模型相对初始状态总共绕X轴旋转了多少角度，这个值在调整角度中没有用到，但在旋转手势中起关键作用：

// 平移手势
- (void)panned:(UIPanGestureRecognizer *)panGesture
{
    CGPoint transPoint = [panGesture translationInView:_scnView];
    // 单指
    if ([panGesture numberOfTouches] == 1) {
        TX = transPoint.x * 4 ;
        TY = -transPoint.y * 4 ;
        
        SCNAction *pan = [SCNAction moveByX:TX y:TY z:0 duration:0];
        [_modelNode runAction:pan];
    }
    // 双指
    else if ([panGesture numberOfTouches] == 2) {
        // 偏转角度
        CGFloat angle = transPoint.y / kSCREEN_HEIGHT *100;
        // x轴累计偏转角
        XAngle += angle;
        // 40°~90°阈值
        if (XAngle > 90) {
            XAngle = 90;
            angle = 0;
        } else if (XAngle < 40) {
            XAngle = 40;
            angle = 0;
        }
        
        SCNAction *action = [SCNAction rotateByAngle:(angle*M_PI/180) aroundAxis:SCNVector3Make(1, 0, 0) duration:0];
        [_modelNode runAction:action];
    }
    [panGesture setTranslation:CGPointMake(0, 0) inView:_scnView];
}

旋转

旋转手势，关键点是模型绕哪个轴旋转，我的需求是绕模型自身的Y轴旋转。因为调整过X轴旋转角度的缘故，模型自身的Y轴已经不和坐标系Y轴重叠了，所以我们需要找到模型自身的Y轴，需要用到平移手势中统计的XAngle角度：

// 旋转手势
- (void)rotation:(UIRotationGestureRecognizer *)rotationGesture
{
    // 旋转角度
    float rotate = rotationGesture.rotation;
    // 模型平面垂直向量
    SCNVector3 v = SCNVector3Make(0, cos(XAngle*M_PI/180), sin(XAngle*M_PI/180));
    // Action
    SCNAction *rotateAction = [SCNAction rotateByAngle:-rotate*0.75 aroundAxis:v duration:0];
    [_modelNode runAction:rotateAction];

    rotationGesture.rotation = 0;
}

缩放

缩放手势比较简单，调整模型的scale就可以了

// 缩放手势
- (void)pinch:(UIPinchGestureRecognizer *)pinchGesture
{
    if([pinchGesture numberOfTouches] < 2) {
        return;
    }
    SCNAction *scaleAction = [SCNAction scaleBy:pinchGesture.scale duration:0];
    [_modelNode runAction:scaleAction];
    pinchGesture.scale = 1.0;
}

单击

单击手势可以用来点击选取模型中某个部分并进行操作。感叹一下SceneKit对于单击手势的人性化封装，在OpenGL ES中，做点选可真是麻烦，各种矩阵运算。

// 单击手势
- (void)tap:(UITapGestureRecognizer *)tapGesture
{
    CGPoint tapPoint = [tapGesture locationInView:_scnView];
    NSArray *arr = [_scnView hitTest:tapPoint options:nil];
    if (arr.count > 0) {
        SCNHitTestResult *result = arr[0];
        NSLog(@"%@", result.node.name);
    }
}

这个自定义手势是我自己在项目中用到的，不排除有更好的方案，比如直接对Camera操作。个人感觉关键点是找到模型自身坐标系和世界坐标系之间的关系。
最后感谢很多作者翻译整理的SceneKit学习资料。