Kā izmantot SceneKit, lai atrastu redzamos SCNnodes un noņemtu aizsprostotos

Redzamības pārbaužu apguve programmā SceneKit

Iedomājieties, ka veidojat 3D ainu ar dinamiskiem rotaļlietu mezgliem, kas rūpīgi novietoti konteinerā. Kad lietotāji pieskaras ekrānam, jūs vēlaties noteikt, ar kurām rotaļlietām viņi var vizuāli mijiedarboties. Tomēr ne visas rotaļlietas ir redzamas, jo dažas notikuma vietā ir paslēptas aiz citām. Tas jūsu lietotnei piešķir papildu sarežģītību.

Izmantojot pamata trāpījumu pārbaudi, var tikt parādīts pieskāriena vietā esošo mezglu saraksts, taču tas nenorāda, vai šie mezgli patiešām ir redzami. Mezgli, kurus aizsprosto citi, joprojām tiek iekļauti trāpījumu pārbaudes rezultātos, tādējādi radot neprecīzu mijiedarbību. Tas var apgrūtināt lietotājus, kuri sagaida precīzu jūsu lietotnes kontroli. 🙄

Lai to atrisinātu, mums ir nepieciešams veids, kā filtrēt aizsprostotos mezglus, nodrošinot, ka tiek atklāti tikai redzamie mezgli. Šis process ietver SceneKit renderēšanas uzvedības apsvēršanu un loģikas iekļaušanu, lai efektīvi pārbaudītu redzamību. Izprotot dziļumu un oklūziju, varat padarīt savu lietotni intuitīvāku un lietotājam draudzīgāku.

Šajā rokasgrāmatā mēs izpētīsim metodes, kā noteikt, vai mezgls patiešām ir redzams ekrānā. Izmantojot šīs metodes, jūs varēsit izveidot aizraujošas pieskāriena mijiedarbības, kas jūtas pulētas un atsaucīgas, uzlabojot savu SceneKit projektu! 🚀

Komanda	Lietošanas piemērs
sceneView.projectPoint	Projicē 3D punktu SceneKit pasaulē uz tā 2D ekrāna telpas koordinātām. Šeit tiek izmantots, lai noteiktu, vai mezgls atrodas kameras skatā.
hitTestWithSegment	Veic staru krustošanās pārbaudi no sākuma punkta līdz beigu punktam, atgriežot mezglus, kas krustojas ar staru. Palīdz identificēt mezglus, kas bloķē mērķa mezgla redzamību.
SCNNode.worldPosition	Nodrošina mezgla globālo pozīciju SceneKit pasaules telpā. Tas ir ļoti svarīgi, lai precīzi aprēķinātu attālumus un veiktu redzamības pārbaudes.
SCNView.hitTest	Veic trāpījuma pārbaudi 2D ekrāna koordinātēs, lai identificētu mezglus, kas redzami konkrētā pieskāriena vietā. Noder, lai noteiktu, vai mezglu aizsprosto citi.
SCNGeometry	Definē mezgla formu, piemēram, sfēru vai kubu. Piemērā izmantots, lai izveidotu testa mezglus ar noteiktu ģeometriju.
XCTest.XCTAssertTrue	Šis apgalvojums, kas ir daļa no XCTest, pārbauda, ​​vai nosacījums ir patiess vienības testēšanas laikā. Šeit tiek izmantots, lai pārbaudītu, vai redzamības noteikšanas loģika darbojas pareizi.
SCNVector3	3D vektora struktūra, kas attēlo pozīcijas vai virzienus SceneKit. Izmanto staru virzienu aprēķiniem un telpiskām transformācijām.
SCNNode.addChildNode	Pievieno pakārtotu mezglu citam mezglam SceneKit hierarhijā. Izmanto, lai izvietotu testa mezglus ainā vienības testēšanas un piemēru laikā.
XCTMain	Palaiž XCTestCase klašu masīvu. Tas inicializē un izpilda vienību testus, lai pārbaudītu redzamības loģikas funkcionalitāti.
SCNNode.hitTestWithSegment	Specializēta SceneKit metode staru krustpunktu noteikšanai ar konkrētu mezglu. Tas nodrošina precizitāti, nosakot, vai mezgls ir aizsegts.

Izpratne par SCNNode redzamību un šķēršļiem SceneKit

SceneKit ir jaudīgs ietvars 3D renderēšanai operētājsistēmā iOS, taču, risinot mezglu redzamību, tas rada zināmas problēmas. Viena no galvenajām problēmām ir noteikt, vai mezgls ir redzams ekrānā vai to aizsprosto citi mezgli. Iepriekš apspriestie skripti to risina, apvienojot un dziļuma informācija. Izmantojot metodi, mēs varam kartēt mezgla 3D pozīciju ar 2D ekrāna koordinātām, sniedzot mums ieskatu par to, vai mezgls atrodas kameras redzes laukā. Šis ir pirmais solis redzamības noteikšanā.

Tālāk, staru testēšanas pieeja, kas ieviesta, izmantojot , pārbauda, ​​vai starp kameru un mērķa mezglu ir mezgli. Šī metode nosūta virtuālu staru no kameras uz mezgla pozīciju, identificējot visus objektus, ar kuriem tas krustojas. Reālā piemērā iedomājieties krāsainu bloku kaudzi; daži var būt pilnībā redzami, bet citi ir paslēpti aiz augšējā bloka. Staru testēšanas loģika nodrošina, ka lietotājam mijiedarbojoties ar ekrānu, tiek ņemti vērā tikai redzamie bloki. 🌟

Papildus šķēršļu noteikšanai otrais skripts uzlabo redzamības pārbaudi, izmantojot metode, lai noteiktu, kurš mezgls ir vistuvāk saskares punktam. Tas nodrošina, ka, ja ekrānā pārklājas vairāki mezgli, tiek atlasīts tikai priekšā esošais. Šis process ir ļoti svarīgs interaktīvās lietojumprogrammās, piemēram, spēlēs vai izglītības rīkos, kur precizitāte ir būtiska. Piemēram, ja lietotājs izvēlas rotaļlietu virtuālajā konteinerā, viņš sagaida, ka atbildēs tikai redzamā rotaļlieta, nevis tās, kas paslēptas aiz tās. 🧸

Visbeidzot, vienību testiem ir galvenā loma šo risinājumu validācijā. Pārbaudes nodrošina, ka mezgli aiz kameras vai citu aizsprostoti tiek pareizi izfiltrēti. Automatizējot pārbaudes, izmantojot XCTest, izstrādātāji var droši integrēt funkcionalitāti, nebaidoties no regresijas. Šī pieeja ne tikai vienkāršo atkļūdošanu, bet arī nodrošina izcilu lietotāja pieredzi. Šie skripti un metodes kopā nodrošina stabilu risinājumu redzamības pārvaldībai SceneKit, uzlabojot jūsu 3D lietojumprogrammu lietojamību un uzticamību.

// 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()])

Uzlabotas metodes mezglu redzamībai SceneKit

Strādājot ar SceneKit, redzamības izpratne nav tikai šķēršļu noteikšana; tas attiecas arī uz mezglu vizuālo prioritāšu pārvaldību. Viena svarīga koncepcija ir slāņošana renderēšanas konveijerā. SceneKit atveido mezglus pēc dziļuma, kas nozīmē, ka tuvāki mezgli tiek pārvilkti virs attāliem. Pielāgojot tādas īpašības kā , varat skaidri kontrolēt noteiktu mezglu zīmēšanas secību, nodrošinot, ka kritiskie objekti vienmēr tiek rādīti augšpusē.

Vēl viens aspekts, kas jāņem vērā, ir kameras perspektīva. Skata lauks (FOV) ietekmē ekrānā redzamos mezglus. Šaurs FOV fokusē uzmanību uz attāliem objektiem, savukārt plats FOV ietver vairāk ainas elementu, bet var padarīt redzamības pārbaudi sarežģītāku. Piemēram, interaktīvā muzeja lietotnē šaurs FOV var izcelt konkrētu eksponātu, savukārt plašāks ļauj lietotājiem izpētīt vairāk vides. 🎥

Visbeidzot, izmantojot oklūzijas likvidēšanu, var optimizēt renderēšanu un uzlabot redzamības pārbaudes. Oklūzijas likvidēšana ir paņēmiens, kas pilnībā izlaiž mezglu renderēšanu, ja tos bloķē citi, tādējādi uzlabojot veiktspēju un precizitāti. SceneKit sākotnēji neatbalsta oklūzijas izņemšanu reāllaikā, taču izstrādātāji to var ieviest, apvienojot ierobežojošo lodziņu pārbaudes ar dziļuma datiem. Piemēram, 3D rotaļlietu organizētājā izciršana nodrošina, ka mijiedarbojas tikai ar rotaļlietām pirmajā rindā, padarot lietotni intuitīvāku lietotājiem. 🚀

1. Kāds ir mērķis SceneKit?
2. The rekvizīts nosaka secību, kādā mezgli tiek renderēti. Zemākas vērtības tiek renderētas agrāk, ļaujot augstākajām vērtībām parādīties augšpusē.
3. Kā dara ietekmes mezgla redzamība?
4. Skata lauks ietekmē kameras perspektīvu, ietekmējot to, kuri mezgli iekļaujas ekrāna telpā. FOV pielāgošana var uzlabot fokusu vai paplašināt izpēti.
5. Kāda ir loma SceneKit?
6. Oklūzijas likvidēšana izlaiž pilnībā bloķētu mezglu renderēšanu, uzlabojot veiktspēju un padarot redzamības noteikšanu efektīvāku.
7. Vai varu noteikt prioritāti noteiktiem mezgliem, lai tie vienmēr būtu redzami?
8. Jā, uzstādot augstāku , varat nodrošināt, ka galvenie mezgli paliek redzami neatkarīgi no dziļuma vai šķēršļiem.
9. Kā trāpījumu testi ņem vērā mezglu pārklāšanos?
10. Hit testi patīk atgriezt tuvāko mezglu dziļumā, nodrošinot, ka mezgli, kas pārklājas, tiek atbilstoši filtrēti.

Programmā SceneKit redzamības pārvaldība nodrošina izcilu lietotāja pieredzi, ļaujot mijiedarboties tikai ar redzamajiem mezgliem. Tādas metodes kā sitienu pārbaude un staru testi vienkāršo procesu, piedāvājot precizitāti dinamiskās ainās.

Iekļaujot dziļuma analīzi un optimizētas renderēšanas metodes, izstrādātāji var atrisināt sarežģītas redzamības problēmas. Tas uzlabo lietojumprogrammu veiktspēju un nodrošina intuitīvu mijiedarbību, palielinot jūsu 3D projektu vērtību. 🚀