SceneKit开发关于加载obj格式文件的处理

SceneKit是苹果的3D引擎,一般用于游戏开发。除游戏外其他的应用场景一般是3D效果的物体展示,比如京东就有用,最近我们做的会展的项目有部分展品也要用到这样的场景,所以遇到些问题,与大家分享一下,也希望跟大家交流,共同进步。

展示效果.gif

SceneKit可直接加载展示的文件格式有.dae.scn、和.obj,关于加载的格式苹果官方也有说明,官方文档,除.scn外其他两种都是3dmax导出的,.scn格式可直接查看

scn格式.png

.dae在Xcode中直接查看也是渲染后的效果

dae格式.png

obj格式文件实际包含3个类型文件.obj.mtl.jpg的渲染图片,.obj是未渲染的3D模型,.mtl文件(Material Library File)是材质库文件,描述的是物体的材质信息。只加载.obj文件效果是这样的

obj格式.png

可以看到是未渲染的,而使用.dae可以直接展示渲染后的效果,可见一种是半成品一种是渲染后的成品,那半成品如何正常展示呢?有两种方式,一种是使用Xcode工具手动合成.scn格式的文件,另一种是使用代码合成。

  • 手动合成
  • 1.选中obj格式文件,点开左边菜单栏,选中坐标系节点;
  • 2.在右侧菜单栏,根据实际需求选择渲染样式及渲染图片。
节点渲染.png

这里主要通过调整设置SCNNode这个场景图结构元素的Material类型的几何外表着色属性。需要调整的主要就两个地方,一个是lighting Model,另一个是SCNMaterialProperty类型的属性像diffuseemissionnormal等,他们都是定义不同几何表面的渲染效果,通过选择不同的渲染图片资源达到渲染的目的。

diffuse
管理物体材料的照明扩散反应。

ambient
一个对象,管理环境照明材料的响应。

specular
管理物体材料的照明反射响应。

normal
一个对象,定义了表面的名义定位在每个点用于照明。

reflective
一个对象定义的表面上的每个点的反射色。

emission
一个对象定义所发出的每个点上的表面的颜色。

transparent
确定材料中的每个点的不透明物体。

multiply
一个对象,规定乘以材料中的像素在其他所有的阴影是完整的颜色值。

ambientOcclusion
一个对象,将影响材料的环境光颜色值乘以提供。

selfIllumination
一个对象,提供颜色值代表表面的全局光照。

metalness
一个对象,提供彩色值来确定金属材料的表面看起来如何。

roughness
一个对象,确定表面外观平整度提供了颜色值。

lighting Model有五种样式,分别是:
SCNLightingModelPhong
明暗结合环境,扩散,和镜面反射特性,在高光使用Phong公式计算。

SCNLightingModelBlinn
明暗结合环境,扩散,和镜面反射特性,在高光使用Blinn-Phong公式计算。

SCNLightingModelLambert
明暗结合环境属性和扩散。

SCNLightingModelConstant
均匀的明暗只结合环境照明。

SCNLightingModelPhysicallyBased
基于物理的灯光和材质的现实抽象底纹。

其中前4中,官方文档中有效果图

官方文档效果图.png

以上,通过不同的需求选择设置属性时,即会弹出提示

提示.png

进行设置操作,需要先将文件转换成scn文件,点击转换原来的obj格式文件将转换为scn格式文件,然后进行属性设置即可。

  • 代码合成
  • 1.拿到3D模型obj格式文件的坐标系节点的场景元素结构;
SCNNode *shirtNode = [_scnView.scene.rootNode childNodeWithName:@"MDL_OBJ" recursively:YES];
  • 注: @"MDL_OBJ"就是打开obj或者其他格式3D模型文件时对应的坐标系节点名称,如下图。
scn坐标系节点名称.png
obj坐标系节点名称.png
  • 2.根据需求设置着色渲染。
shirtNode.geometry.firstMaterial.lightingModelName = SCNLightingModelBlinn;
    shirtNode.geometry.firstMaterial.diffuse.contents = @"art.scnassets/zhujixiang/Data/Model/Model.jpg";
    shirtNode.geometry.firstMaterial.emission.contents = @"art.scnassets/zhujixiang/Data/Model/Model.jpg";

其中shirtNode.geometry.firstMaterial.emission.contents属性是接收图片名称的赋值,根据图片的添加方式不同,名称可能是路径/名称,也可能直接写名称。以上为代码渲染合成,此时obj文件不需要转换成scn文件也可以展示。

一般3D模型展示都会要求自动旋转,自动旋转也比较简单,主要就两步,

  • 1.选择3D模型obj格式文件的坐标系节点的场景元素结构;
SCNNode *ship = [_scnView.scene.rootNode childNodeWithName:@"MDL_OBJ" recursively:YES];
  • 2.选择旋转绕轴和旋转时间。
[ship runAction:[SCNAction repeatActionForever:[SCNAction rotateByX:0 y:0 z:2 duration:1]]];

这里选择的是绕Z轴无限循环,当然动作执行的选项很多,具体的可到SCNAction类的头文件中查看选择。
以上为3D模型自动旋转。

参考资料:
ios 3D引擎 SceneKit 开发(4) --关于旋转的几点问题(1)
ios 3D引擎 SceneKit 开发(5) --关于旋转的几点问题(2)
ios 3D引擎 SceneKit 开发(6) --SCNAction
ios 3D引擎 SceneKit 开发(2) --贴图篇
iOS使用SeneKit展示3D模型并施加动画

我的样例Demo地址如果有用点个星哈!

关于更多的SceneKit可查看官方文档Demo技术博客

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