第六节 - 灯光详解

2017-11-14 本文已影响0人 Codi_Zhao

灯光篇

本节学习目标

今天我们要学习的SceneKit 游戏框架中的几种光以及如何使用它们！

学习任务

1.熟悉SCNLight 类 2.理解四种光源的作用 3.学会如何选择在游戏场景中使用光源.

光的介绍

环境光(SCNLightTypeAmbient)

这种光的特点,没有方向，位置在无穷远处，光均匀的散射到物体上.

环境光

点光源(SCNLightTypeOmni)

有固定的位置，方向360度,可以衰减

点光源

平行方向光(SCNLightTypeDirectional)

只有照射的方向，没有位置,不会衰减

平行方向光源

聚焦光源(SCNLightTypeSpot) 可

光源有固定的位置，也有方向，也有照射区域，可以衰减

聚焦光源

SCNLight 介绍

我们使用光源,主要用到的类就是SCNLight,我们把这个类的属性分析一下。

创建光对象
```
 +(instancetype)light; 
```
设置灯光类型,就是上面讲的那个类型
```
@property(nonatomic, copy) NSString *type;
```

灯光的颜色

 @property(nonatomic, retain) id color;

灯光的名字,可以用来索引灯光用

@property(nonatomic, copy, nullable) NSString *name;

是否支持投射阴影,注意，这个属性只在点光源或者平行方向光源起作用
```
@property(nonatomic) BOOL castsShadow; 
```
设置阴影的颜色，默认为透明度为50%的黑色
```
@property(nonatomic, retain) id shadowColor;
```

设置阴影的采样角度默认值为3

@property(nonatomic) CGFloat shadowRadius;

设置阴影贴图的大小,阴影贴图越大，阴影越精确，但计算速度越慢。如果设置为{ 0 0}阴影贴图的大小自动选择，默认为{0，0}
```
@property(nonatomic) CGSize shadowMapSize NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);
```

设置每一帧计算阴影贴图的次数，默认为一次

 @property(nonatomic) NSUInteger shadowSampleCount NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);

设置阴影模式(默认)

@property(nonatomic) SCNShadowMode shadowMode NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);
// 可选值为下面三种
SCNShadowModeForward   = 0, 通过Alpha值得变化决定阴影
SCNShadowModeDeferred  = 1, 根据最后的颜色决定阴影，一般不太用，除非有多个光源作用的情况下
 SCNShadowModeModulated = 2 光没有作用，只投射阴影，一般用于图案作为阴影的情况下，比如镜像渐变图像(黑白)

阴影的深度偏移量

@property(nonatomic) CGFloat shadowBias NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);

平行方向放阴影比例值调节

 @property(nonatomic) CGFloat orthographicScale NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);

光作用的范围

 @property(nonatomic) CGFloat zFar NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);
 @property(nonatomic) CGFloat zNear NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);

光衰减的开始距离和结束距离(Omni or Spot light)

@property(nonatomic) CGFloat attenuationStartDistance NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);// 默认为0
@property(nonatomic) CGFloat attenuationEndDistance NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);// 默认为1
@property(nonatomic) CGFloat attenuationFalloffExponent NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);// 1 表示线性减弱 2表示平方减弱

聚焦光的发射点的方向和光线强度最弱的时候的夹角

@property(nonatomic) CGFloat spotInnerAngle  NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);// 默认为0度
@property(nonatomic) CGFloat spotOuterAngle  NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);// 默认为45度

当你要使用碰撞检测时，请设置下面的属性

@property(nonatomic) NSUInteger categoryBitMask NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);

点光源材质属性(只支持spot类型)

@property(nonatomic, readonly, nullable) SCNMaterialProperty *gobo NS_AVAILABLE(10_9, 8_0);

你最爱的代码部分

我们已经熟悉了光源类的具体使用方法,下面我们就来验证一下理论的真实性！

第一步.创建工程

创建工程

第二步.添加游戏框架

image

第三步.创建一个游戏框架专属的视图(SCNView类型)

    self.gameView = [[SCNView alloc]initWithFrame:self.view.bounds];
    self.gameView.backgroundColor = [UIColor blackColor];
    [self.view addSubview:self.gameView];
运行一下,如果界面是下面这样，表示创建成功
![运行结果](https://img.haomeiwen.com/i1594482/f87efb77b12fb74d.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

我们把摄像机控制打开,方便我们观察视图

     self.gameView.allowsCameraControl = true;

第四步.设置场景

友情提示

SCNView 对象的scene 属性,系统默认为nil,所以我们必须手动创建scene

    self.gameView.scene = [SCNScene scene];

第五步.我们给游戏视图中添加一个正方形块节点和一个球体节点

    // 创建正方块
    SCNBox *box = [SCNBox boxWithWidth:0.5 height:0.5 length:0.5 chamferRadius:0];// 正方体

    // 创建球体
    SCNSphere *sphere = [SCNSphere sphereWithRadius:0.1];// 设置球体半径为0.1

    // 把两个结合体绑定到节点上
    SCNNode *boxNode = [SCNNode node];
    boxNode.geometry = box;
    boxNode.position = SCNVector3Make(0, 0, -11); // 把节点的位置固定在(0,0,-11)
    SCNNode *sphereNode = [SCNNode node];
    sphereNode.geometry = sphere;
    sphereNode.position = SCNVector3Make(0, 0, -10); // 把节点的位置固定在(0,0,-11)

    // 添加节点到场景中去
    [self.gameView.scene.rootNode addChildNode:boxNode];
    [self.gameView.scene.rootNode addChildNode:sphereNode];

运行结果:

Scenekit_03.gif

第六步.我们给场景中只添加一个环境光

 SCNLight *light = [SCNLight light]; // 创建灯光
 light.type = SCNLightTypeAmbient; // 设置灯光类型
 light.color = [UIColor yellowColor]; // 设置灯光颜色

SCNNode *lightNode = [SCNNode node];
lightNode.light  = light;
[self.gameView.scene.rootNode addChildNode:lightNode];

运行结果

环境光

问题1:设置颜色为yellowColor 为什么物体不是yellow呢？

因为物体材质中没有黄色成分,比如你传的是一件绿色的衣服,你用黄光照射他,你不可能看见衣服是绿色或者黄色的,这里你可以把物体的颜色变为黄色试试看。

问题2:那为什么和不添加环境光一样的效果呢？

因为系统本身如果我们不提供任何光源，它会自动添加环境光，如果检测到我们添加了光源，它将不会帮我们添加环境光

第七步.我们向游戏场景中只添加一个点光源

SCNLight *light = [SCNLight light];// 创建光对象
light.type = SCNLightTypeOmni;// 设置类型
light.color = [UIColor yellowColor]; // 设置光的颜色

SCNNode *lightNode = [SCNNode node];
lightNode.position = SCNVector3Make(0, 0, 100); // 设置光源节点的位置
lightNode.light  = light;
[self.gameView.scene.rootNode addChildNode:lightNode]; // 添加到场景中去

运行结果:

Scenekit_03.gif

我们的点光源的位置为(0,0,100),我们把位置改为(0,100,100),看一下效果，对比一下，你就掌握了这种光的特点

改变位置后

点光源的特显，你应该明白了！我们继续！

第八步.只添加一个平行方向光源

我们一开始说了这种光源的特点:只有方向，没有位置,我们验证一下

SCNLight *light = [SCNLight light];// 创建光对象
light.type = SCNLightTypeDirectional;// 设置类型
light.color = [UIColor yellowColor]; // 设置光的颜色

SCNNode *lightNode = [SCNNode node];
lightNode.position = SCNVector3Make(0, 10, -100); // 设置光源节点的位置
lightNode.light  = light;
[self.gameView.scene.rootNode addChildNode:lightNode]; // 添加到场景中去

位置为(0,0,-100)运行结果

Scenekit_03.gif

下面我们把它的位置放在(1000,1000,1000) 看一下结果

位置在(1000,1000,1000)

一点变化也没有,接着下面我们改变一下照射方向,这种光的默认方向为z轴负方向，我们把它设置成Y轴负方向

lightNode.rotation = SCNVector4Make(1, 0, 0, -M_PI/2.0);

看一下运行结果

光照方向Y轴负方向

我相信你已经明白了这种光的特点.

第九步.添加聚焦光源

 SCNLight *light = [SCNLight light];// 创建光对象
light.type = SCNLightTypeSpot;// 设置类型
light.color = [UIColor yellowColor]; // 设置光的颜色
light.castsShadow = TRUE;// 捕捉阴影
SCNNode *lightNode = [SCNNode node];
lightNode.position = SCNVector3Make(0, 0, -9); // 设置光源节点的位置
lightNode.light  = light;
[self.gameView.scene.rootNode addChildNode:lightNode]; // 添加到场景中去

运行结果:

聚焦光源

我们试着使用一下照射范围的属性,让它只照射到球

SCNLight *light = [SCNLight light];// 创建光对象
light.type = SCNLightTypeSpot;// 设置类型
light.color = [UIColor yellowColor]; // 设置光的颜色
light.castsShadow = TRUE;// 捕捉阴影

light.zFar = 10; // 设置它最远能照射单位10 的地方,也就是说只能照到 球体的位置
SCNNode *lightNode = [SCNNode node];
lightNode.position = SCNVector3Make(0, 0, 0); // 设置光源节点的位置
lightNode.light  = light;
[self.gameView.scene.rootNode addChildNode:lightNode]; // 添加到场景中去

运行:

让学习成为一种习惯

有的朋友要问了，那怎么还能看见后面的立方体的，这是因为物体都存在漫反射，这个属于自然现象，你用手电筒可以去试试！那如何才能让它看不见后面的立方体呢？设置光的发射角度，上代码:

 light.spotOuterAngle = 2;

运行结果:

让学习成为一种习惯

上面的几种光的基本特性讲解完毕,本节的内容你掌握了吗？

第六节 - 灯光详解

灯光篇

本节学习目标

学习任务

光的介绍

SCNLight 介绍

你最爱的代码部分

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