3D 在iOS APP 上展示

2019-01-18 本文已影响20人 Q14

对于iOS开发者来说，想进行3D内容视觉展示开发工具有Metal、OpenGL ES 、SceneKit， Untiy3D

Untiy3D 介绍

不作为本次分享重点原因：1. 集成很麻烦 2. 集成到项目中有点重
如果想要了解 Untiy3D 请参考如下链接

Metal 介绍

Metal 是一个和 OpenGL ES 类似的面向底层的图形编程接口，通过使用相关的 api 可以直接操作 GPU ，最早在 2014 年的 WWDC
Metal 是 iOS 平台独有的，意味着它不能像 OpenGL ES 那样支持跨平台，但是它能最大的挖掘苹果移动设备的 GPU 能力，进行复杂的运算，像 Unity 等游戏引擎都通过 Metal 对 3D 能力进行了优化， App Store 还有相应的运用 Metal 技术的游戏专题。
Metal 具有特点

GPU 支持的 3D 渲染
和 CPU 并行处理数据（深度学习）
提供低功耗接口
可以和 CPU 共享资源内存

OpenGL ES 介绍

OpenGL是用于2D/3D图形编程的一套基于C语言的统一接口，在桌面windows，Mac，Linux/Unix上均可兼容。
OpenGL ES是在OpenGL嵌入式设备上面的版本，也就是安卓/iPhone，其他嵌入式等移动设备的编程规范。（除此之外，在web上也有相应的WebGL）
OpenGL ES应用开发实践指南 iOS卷

SceneKit

相对简单又提供了大量的API接口，基本上能够满足大部分需求是本次介绍的重点

sceneKit 从WWWDC2012 至今，苹果也陆续对该框架进行的升级，使其功能变得强大，不仅支持常见的节点约束，粒子动画，骨骼动画等强大特性
因其API 相对完善使用简单强力推荐
SceneKit使用的是右手坐标系，默认视图的方向是沿负Z轴方向的。可以简单的记住红色为x轴，绿色为y轴，蓝色为z轴

image.png

再介绍一下SceneKit 展示相关API

SCNView

SCNView是显示3D模型对象的视图，继承自UIView。可以理解为画布

SCNSCene

SCNSCene 自带一个定义了坐标系的root node(根节点),使用scene gragh来组织场景,可以向内部增加树状结构的内部节点(node),例如 lights光源, cameras相机, geometry几何体, particle emitters粒子发射源. 需要放到SCNView的实例中呈现

SCNNode

游戏中的每个元素都被称为node(节点),存放在树状结构scene gragh中,例如 lights光源, cameras相机, geometry几何体, particle emitters粒子发射源.每个scene graph中包含一个特殊的基础节点:root node(根节点),可以把其他节点添加到节点下面,变成它的子节点.
添加到scene中的node,默认在(x:0, y:0, z:0),即相对于父节点的位置.要想调整节点在父节点的位置,应该调整local coordinates(本地坐标系),而不是调整world coordinates(世界坐标系).

注意默认情况下,如果一个场景中没有任何改变时,Scene Kit会进入"paused"(暂停)状态,为了防止这种情况,需要在创建SCNView实例时设置playing属性为true如

camera

摄像机的显示范围控制,小于zNear不显示,大于zFar不显示.添加到一个空节点的camera属性里

image.png

SCNView内置属性

显示统计数据
scnView.showsStatistics = true
打开相机控制
scnView.allowsCameraControl = true
自动启用默认光源
scnView.autoenablesDefaultLighting = true
allowsCameraControl允许使用简单手势控制相机

单指滑动:旋转相机;
双指滑动:移动相机;
双指捏合:缩放;
双击:如果有两个相机则切换,一个相机则返回原始状态;

autoenablesDefaultLighting创建一个通用的全方向光源;
fps:帧率,每秒渲染的画面数

:每帧画面渲染的总物体数,多光源照射同一物体时会渲染多次
:每帧画面渲染的多边形总数量
下面贴一下SCNView展示OBJ的代码

      let frame =  CGRect(x: 0, y: 0, width: UIScreen.main.bounds.width, height: UIScreen.main.bounds.height)
      //SCNView是显示3D模型对象的视图，继承自UIView
      let scncesView = SCNView(frame: frame)
      scncesView.allowsCameraControl = true
      scncesView.showsStatistics = true
      // scncesView.autoenablesDefaultLighting = true
      scncesView.backgroundColor = UIColor.black
      self.view.addSubview(scncesView)
      //从 art.scnassets 加载OBJ
     let dir = "art.scnassets/capture/5f09505ae2134eac8b4dee35fd024550"
     let scnce = SCNScene(named: dir + "/custom.obj")
     let node = scnce?.rootNode.childNodes.first
     node?.geometry?.firstMaterial?.lightingModel = .blinn
     node?.geometry?.firstMaterial?.diffuse.contents = dir + "/custom.jpg"
     scncesView.scene = scnce