SceneKit | 加载 3D模型(obj/scn/dae)到你的AR项目中

本文主要讲解如何加载一些3D模型到AR项目中去。

0. 写在前面

本文分三节内容:

  • 第一节会介绍与之相关的一些基本概念;
  • 第二节讲述如何具体实施;
  • 第三节小结。

本文开发环境如下:

  • Xcode Version 9.4 beta
  • iPhone X iOS 11.4 beta

本文会完成一个Demo,放在GitHub上面

1. 相关的概念

1.1 scene 和 node

新建基于SceneKit的AR project时候,系统默认生成一个ship.scn文件,这个文件就是一个 scene(场景)文件,在这个文件中,ship是其中的一个node,3D模型必须“附着”在node上才能被呈现。

在之前的文章《iOS AR开发基础02 | ARKit开发基本套路和核心API》中有讲到相关概念,如果还有对这个概念模糊的话,请移步去翻阅。

1.2 SCNReferenceNode类

如果你对SCNReferenceNode类不熟悉的话,可以先看iOS 11 SceneKit开发教程03 | 使用SCNNode && SCNReferenceNode定义场景结构 第三节的内容。

删除viewDidLoad中加载 ship.scn 文件的代码,然后开始撸我们自己的工程。

2.1 从加载dae文件中加载3D模型

项目中用到的资源放在 resource.zip 压缩包中。

将资源文件添加到project中来,资源文件中包含,三个文件,其中dea文件是模型,另外两个png是模型上的贴纸!

image.png

新建一个类 BadyGrootNode 类,继承自SCNNode,这个node用来“附着”3D模型。

实现思路是实例化一个SCNReferenceNode,用来加载dae文件中的内容,然后这个 reference node 作为子node添加到BadyGrootNode上,返回BadyGrootNode实例。

给这个类添加init方法:

 override init(){
        super.init()
        guard  let url = Bundle.main.url(forResource: "baby_groot", withExtension: "dae") else {
            fatalError("baby_groot.dae not exit.")
        }
        guard let customNode = SCNReferenceNode(url: url) else {
            fatalError("load baby_groot error.")
        }
        customNode.load()
        self.addChildNode(customNode)
    }
    

在里面就用到了1.2节中提到的两个方法!!

然后在实现ARSCNViewDelegate方法,当系统检测到水平面之后,将这个BadyGrootNode实例添加到平面anchor上。

func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didAdd node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) {
        guard anchor is ARPlaneAnchor  else { return }
        print("-----------------------> session did add anchor!")
        node.addChildNode(customNode)
    }
    

效果如下:

image.png

2.2 从加载obj文件中加载3D模型

现在我们用obj格式的素材,步骤还是一样,先导入原材料到项目中。

image.png

理论上讲,我们只要将上面加载模型的代码稍微改动一下,就可以直接将我们obj格式的模型加载出来。

//        guard  let url = Bundle.main.url(forResource: "baby_groot", withExtension: "dae") else {
//            fatalError("baby_groot.dae not exit.")
//        }
        
        guard  let url = Bundle.main.url(forResource: "baby_groot", withExtension: "obj") else {
            fatalError("baby_groot.obj not exit.")
        }

好,改完run一把发现,小人是加载出来了,但是黑乎乎的,看不清楚。

此时我们在scene editor中预览我们的模型文件,发现果然是黑乎乎的:

image.png

额。。。

明明是一份3D文件,只是不同格式导出,怎么有如此差异??

莫慌,一般来说,这种看不清的情况大都是由于light造成的,我们试着添加一个light试一下,选择一个Omni light添加到editor中。

image.png
image.png

此时发现,小人变亮了,但是身上貌似没有贴纸。怎么办???

这种材质没有加载出来的情况,去查看一下Diffuse,选择一个Diffuse试一下,然鹅,选了还是不行,预览并没有按照我们预期出来。

image.png

run我们的项目,和预期一样,出现的小人没有贴纸。

此时,我做了以下假设,SceneKit在对.obj格式的文件加载兼容性不好。(此假设纯属个人推论,没有官方依据,酌情接受)

兼容性不好怎么办?那就转化成兼容性好的呗,比如说dae,比如说scn。

Xcode为我们提供了转化工具,如下方法使用:

image.png

点击选择之后,会弹出一个弹窗,现在convert:

image.png

转化之后,我们发现 .obj 格式的文件已经转化成.scn格式的文件了。

image.png

2.3 从加载scn文件中加载3D模型

此时,我们只要将BadyGrootNode中的init方法稍作改动就可以完成scn文件的加载:

//        guard  let url = Bundle.main.url(forResource: "baby_groot", withExtension: "dae") else {
//            fatalError("baby_groot.dae not exit.")
//        }
        
        guard  let url = Bundle.main.url(forResource: "baby_groot", withExtension: "scn") else {
            fatalError("baby_groot.scn not exit.")
        }

运行一下,效果如下:

image.png

2.4 扩展

总结前面的内容,有以下几点需要说明:

  • 我们发现2.3加载出来的模型2.1加载出来的模型大很多,可以通过调节node的scale来使其变小,此处也不做详细讲述;
  • 2.3加载出来的模型灯光看着比较亮,不柔和,这是因为我只加了一个灯,具体的灯光设计不属于本文的范畴,此处也不做详细讲述;
  • 3D文件还有很多格式,此处不一一列举实验了,有需求的小伙伴可以按照上面的思路自己尝试。

另外,由于scn格式文件是scene editor直接可用的,还有其他思路可以从scn文件中加载node,比如:

  • 先通过SCNScene(named: "baby_groot.scn")!取到scene
  • 然后在通过遍历sceneView.scene.rootNode.childNodes的方式,获取你需要的node

这种方式灵活性更高,你可以在开发中按需选择不同的方式!!!

所以此时,我们再回看我们的2.1小节,我们可以在一开始就把dae转化成为scn文件。

推荐一个下载3D模型的网站Free 3D Models,可以在上面下载很多好玩的3D模型。

3. 小结

本文讲述了如何加载自定义的3D模型到你的AR项目中,希望可以对你的思路有所启发。
如果您对文中内容有疑问,欢迎和我沟通指正。

参考文档

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