SceneKit を使用して可視の SCNNode を見つけ、妨げられている SCNNode を削除する方法

SceneKit の可視性チェックをマスターする

コンテナ内に慎重に配置された、鮮やかなおもちゃのノードを含む 3D シーンを構築することを想像してください。ユーザーが画面に触れたときに、どのおもちゃを視覚的に操作できるかを識別する必要があります。ただし、一部のおもちゃはシーン内で他のおもちゃの後ろに隠れているため、すべてのおもちゃが表示されるわけではありません。これにより、アプリにさらに複雑な層が追加されます。

基本的なヒット テストを使用すると、タッチ位置にあるノードのリストが得られる場合がありますが、それらのノードが実際に表示されているかどうかはわかりません。他のノードによって妨害されたノードもヒット テストの結果に含まれるため、インタラクションが不正確になります。これにより、アプリでの正確な制御を期待するユーザーがイライラする可能性があります。 🙄

これを解決するには、遮られたノードをフィルタリングして除外し、目に見えるノードのみが検出されるようにする方法が必要です。このプロセスには、SceneKit のレンダリング動作を検討し、可視性を効果的にテストするためのロジックを組み込むことが含まれます。深度とオクルージョンを理解することで、アプリをより直感的でユーザーフレンドリーにすることができます。

このガイドでは、ノードが画面上に本当に表示されているかどうかを判断する方法を検討します。これらのテクニックを使用すると、洗練されて応答性の高い魅力的なタッチ インタラクションを作成し、SceneKit プロジェクトを強化できるようになります。 🚀

指示	使用例
sceneView.projectPoint	SceneKit ワールド内の 3D ポイントを 2D スクリーン空間座標に投影します。ここでは、ノードがカメラのビュー内にあるかどうかを判断するために使用されます。
hitTestWithSegment	始点から終点までレイ交差テストを実行し、レイと交差するノードを返します。ターゲット ノードの可視性を妨げているノードを特定するのに役立ちます。
SCNNode.worldPosition	SceneKit ワールド空間内のノードのグローバル位置を提供します。これは、距離を正確に計算し、可視性チェックを実行するために非常に重要です。
SCNView.hitTest	2D 画面座標でヒット テストを実行し、特定のタッチ位置に表示されるノードを識別します。ノードが他のノードによって妨げられているかどうかを判断するのに役立ちます。
SCNGeometry	球や立方体などのノードの形状を定義します。この例では、特定のジオメトリを持つテスト ノードを作成するために使用されます。
XCTest.XCTAssertTrue	XCTest の一部であるこのアサーションは、単体テスト中に条件が true かどうかをチェックします。ここでは、可視性検出ロジックが正しく動作していることを検証するために使用されます。
SCNVector3	SceneKit 内の位置または方向を表す 3D ベクトル構造。光線方向の計算と空間変換に使用されます。
SCNNode.addChildNode	SceneKit 階層内の別のノードに子ノードを追加します。単体テストおよびサンプル中にシーンにテスト ノードを配置するために使用されます。
XCTMain	XCTestCase クラスの配列を実行します。これにより、単体テストが初期化および実行され、可視性ロジックの機能が検証されます。
SCNNode.hitTestWithSegment	特定のノードとのレイ交差を決定するための特殊な SceneKit メソッド。これにより、ノードが隠されているかどうかを正確に判断できます。

SceneKit における SCNNode の可視性と障害物を理解する

SceneKit は iOS での 3D レンダリングのための強力なフレームワークですが、ノードの可視性を扱う際に課題も伴います。重要な問題の 1 つは、ノードが画面上に表示されているか、それとも他のノードによって妨げられているかを判断することです。前に説明したスクリプトは、次のことを組み合わせることでこれに対処します。 そして深度情報。の使用 この方法を使用すると、ノードの 3D 位置を 2D 画面座標にマッピングでき、ノードがカメラの視野内にあるかどうかを把握できます。これは可視性を決定するための最初のステップです。

次に、レイテストのアプローチを使用して実装します。 、カメラとターゲット ノードの間にノードがあるかどうかを確認します。このメソッドは、カメラからノードの位置に仮想光線を送信し、交差するオブジェクトを識別します。現実世界の例として、カラフルなブロックが積み重なっていることを想像してください。完全に見えるものもあれば、上部のブロックの後ろに隠れているものもあります。レイ テスト ロジックにより、ユーザーが画面を操作するときに、表示されているブロックのみが考慮されることが保証されます。 🌟

2 番目のスクリプトは、障害物の検出に加えて、 どのノードがタッチ ポイントに最も近いかを識別するメソッド。これにより、複数のノードが画面上で重なっている場合、前にあるノードのみが選択されるようになります。このプロセスは、ゲームや教育ツールなど、精度が重要なインタラクティブなアプリケーションでは非常に重要です。たとえば、ユーザーが仮想コンテナ内のおもちゃを選択した場合、その後ろに隠れているおもちゃではなく、表示されているおもちゃのみが応答することを期待します。 🧸

最後に、単体テストは、これらのソリューションを検証する上で極めて重要な役割を果たします。このテストでは、カメラの背後にあるノードや他のノードによって妨げられているノードが正しくフィルタリングされていることを確認します。 XCTest を使用してチェックを自動化することで、開発者はリグレッションを恐れることなく、自信を持って機能を統合できます。このアプローチにより、デバッグが簡素化されるだけでなく、洗練されたユーザー エクスペリエンスも保証されます。これらのスクリプトとメソッドを組み合わせることで、SceneKit の可視性を管理するための堅牢なソリューションが提供され、3D アプリケーションの使いやすさと信頼性が向上します。

// Import SceneKit framework
import SceneKit
// Function to check if a node is visible on screen
func isNodeVisible(node: SCNNode, sceneView: SCNView) -> Bool {
    // Get the node's projected position in screen space
    let projectedPoint = sceneView.projectPoint(node.worldPosition)

    // Check if the projected point is within the view's bounds
    guard projectedPoint.z > 0 else {
        return false // Behind the camera
    }

    // Perform a ray test from the camera to the node
    let cameraPosition = sceneView.pointOfView?.worldPosition ?? SCNVector3Zero
    let rayDirection = node.worldPosition - cameraPosition

    let hitResults = sceneView.scene?.rootNode.hitTestWithSegment(from: cameraPosition, to: node.worldPosition, options: nil) ?? []
    if let firstHit = hitResults.first {
        return firstHit.node == node // Node is visible if it is the first hit
    }

    return false
}

// Example usage
let visibleNodes = nodes.filter { isNodeVisible(node: $0, sceneView: sceneView) }

// Function to check node visibility with depth information
func isNodeVisibleUsingDepth(node: SCNNode, sceneView: SCNView) -> Bool {
    // Get the projected position of the node
    let projectedPoint = sceneView.projectPoint(node.worldPosition)

    // Check if within screen bounds
    guard projectedPoint.z > 0 else {
        return false // Behind the camera
    }

    // Convert projected point to screen coordinates
    let screenX = CGFloat(projectedPoint.x) * sceneView.frame.size.width
    let screenY = CGFloat(projectedPoint.y) * sceneView.frame.size.height

    // Perform a depth test
    if let hitTestResult = sceneView.hitTest(CGPoint(x: screenX, y: screenY), options: nil).first {
        return hitTestResult.node == node
    }

    return false
}

// Example: Collect all visible nodes
let visibleNodes = nodes.filter { isNodeVisibleUsingDepth(node: $0, sceneView: sceneView) }

import XCTest
import SceneKit
class NodeVisibilityTests: XCTestCase {
    var sceneView: SCNView!
    var testNode: SCNNode!

    override func setUp() {
        super.setUp()
        sceneView = SCNView() // Create a mock SceneKit view
        testNode = SCNNode(geometry: SCNSphere(radius: 1.0))
        sceneView.scene?.rootNode.addChildNode(testNode)
    }

    func testNodeIsVisible() {
        let isVisible = isNodeVisible(node: testNode, sceneView: sceneView)
        XCTAssertTrue(isVisible, "Test node should be visible.")
    }
}

// Run tests
XCTMain([NodeVisibilityTests()])

SceneKit でのノード可視性のための高度なテクニック

SceneKit を使用する場合、可視性を理解することは、単に障害物を検出することだけではありません。ノードの視覚的な優先順位を管理することも重要です。重要な概念の 1 つは、レンダリング パイプライン内の 階層化 です。 SceneKit は深さ優先の方法でノードをレンダリングします。つまり、近いノードが遠くのノードの上に描画されます。次のようなプロパティを調整することで、 を使用すると、特定のノードの描画順序を明示的に制御して、重要なオブジェクトが常に最前面に表示されるようにすることができます。

考慮すべきもう 1 つの側面は、カメラの視点です。 視野 (FOV) は、画面内に表示されるノードに影響します。狭い FOV では遠くのオブジェクトに注意が集中しますが、広い FOV ではシーン内のより多くの要素が含まれますが、可視性チェックがより複雑になる可能性があります。たとえば、インタラクティブな博物館アプリでは、狭い FOV では特定の展示物が強調表示されますが、広い視野ではユーザーはより多くの環境を探索できます。 🎥

最後に、オクルージョン カリングを活用すると、レンダリングを最適化し、可視性チェックを強化できます。オクルージョン カリングは、レンダリング ノードが他のノードによってブロックされている場合にそのノードを完全にスキップし、パフォーマンスと精度を向上させる手法です。 SceneKit はリアルタイム オクルージョン カリングをネイティブにサポートしていませんが、開発者はバウンディング ボックス チェックと深度データを組み合わせることによって実装できます。たとえば、3D おもちゃオーガナイザーでは、カリングによって最前列のおもちゃのみが操作可能になり、ユーザーにとってアプリがより直観的になります。 🚀

1. 目的は何ですか SceneKitで?
2. の プロパティは、ノードがレンダリングされる順序を決定します。値が小さいとレンダリングが早くなり、値が大きいほど上に表示されます。
3. どのようにして ノードの可視性に影響を与えるか?
4. 視野はカメラの視点に影響を与え、どのノードが画面空間内に収まるかに影響します。 FOV を調整すると、焦点を合わせたり、探索範囲を広げたりできます。
5. 役割は何ですか SceneKitでは？
6. オクルージョン カリングにより、完全にブロックされているレンダリング ノードがスキップされ、パフォーマンスが向上し、可視性の検出がより効率的になります。
7. 特定のノードを優先して常に表示できるようにすることはできますか?
8. はい、より高く設定することで、 を使用すると、深さや障害物に関係なく、キー ノードを確実に表示したままにすることができます。
9. ヒット テストではノードの重複がどのように考慮されるのでしょうか?
10. 次のようなヒットテスト 深さで最も近いノードを返し、重複するノードが適切にフィルタリングされるようにします。

SceneKit では、可視性管理により洗練されたユーザー エクスペリエンスが保証され、可視ノードのみとの対話が可能になります。ヒット テストやレイ テストなどの技術によりプロセスが簡素化され、動的なシーンでの精度が提供されます。

深度分析と最適化されたレンダリング技術を組み込むことで、開発者は複雑な可視性の課題を解決できます。これにより、アプリケーションのパフォーマンスが向上し、直感的な操作が保証され、3D プロジェクトの価値が高まります。 🚀