Як використовувати SceneKit для пошуку видимих ​​вузлів SCNNodes і видалення перешкод

Освоєння перевірки видимості в SceneKit

Уявіть собі створення 3D-сцени з яскравими іграшковими вузлами, акуратно розташованими в контейнері. Коли користувачі торкаються екрана, ви хочете визначити, з якими іграшками вони можуть візуально взаємодіяти. Однак не всі іграшки видно, оскільки деякі ховаються за іншими в сцені. Це додає вашій програмі додатковий рівень складності.

Використання базового тесту на попадання може дати вам список вузлів у місці дотику, але не скаже вам, чи насправді ці вузли видимі. Вузли, яким заважають інші, все ще включаються в результати перевірки попадання, що призводить до неточних взаємодій. Це може розчарувати користувачів, які очікують точного контролю у вашій програмі. 🙄

Щоб вирішити цю проблему, нам потрібен спосіб відфільтрувати заблоковані вузли, забезпечивши виявлення лише видимих. Цей процес передбачає розгляд поведінки візуалізації SceneKit і включення логіки для ефективного тестування видимості. Розуміючи глибину та оклюзію, ви можете зробити свою програму більш інтуїтивно зрозумілою та зручнішою для користувача.

У цьому посібнику ми розглянемо методи визначення того, чи справді вузол видно на екрані. Використовуючи ці прийоми, ви зможете створити привабливу сенсорну взаємодію, яка буде відшліфованою та чутливою, покращуючи ваш проект SceneKit! 🚀

Команда	Приклад використання
sceneView.projectPoint	Проектує 3D-точку у світі SceneKit на її 2D-координати екранного простору. Використовується тут, щоб визначити, чи знаходиться вузол у полі зору камери.
hitTestWithSegment	Виконує перевірку перетину променя від початкової до кінцевої точки, повертаючи вузли, які перетинаються з променем. Допомагає визначити вузли, які блокують видимість цільового вузла.
SCNNode.worldPosition	Надає глобальну позицію вузла у світовому просторі SceneKit. Це дуже важливо для точного розрахунку відстані та перевірки видимості.
SCNView.hitTest	Проводить перевірку на 2D-екранні координати, щоб визначити вузли, видимі в певному місці дотику. Корисно для визначення того, чи блокований вузол іншими.
SCNGeometry	Визначає форму вузла, наприклад сфери чи куба. Використовується в прикладі для створення тестових вузлів із певною геометрією.
XCTest.XCTAssertTrue	Це твердження, що є частиною XCTest, перевіряє, чи виконується умова під час модульного тестування. Використовується тут для підтвердження правильності роботи логіки виявлення видимості.
SCNVector3	Тривимірна векторна структура, що представляє положення або напрямки в SceneKit. Використовується для обчислення напрямку променів і просторових перетворень.
SCNNode.addChildNode	Додає дочірній вузол до іншого вузла в ієрархії SceneKit. Використовується для розміщення тестових вузлів у сцені під час модульного тестування та прикладів.
XCTMain	Запускає масив класів XCTestCase. Це ініціалізує та виконує модульні тести для перевірки функціональності логіки видимості.
SCNNode.hitTestWithSegment	Спеціалізований метод SceneKit для визначення перетинів променів із певним вузлом. Це забезпечує точність визначення того, чи вузол закритий.

Розуміння видимості SCNNode і перешкод у SceneKit

SceneKit — це потужний фреймворк для 3D-рендерінгу на iOS, але він має певні труднощі під час роботи з видимістю вузлів. Однією з ключових проблем є визначення того, чи видимий вузол на екрані чи закритий іншими вузлами. Сценарії, які ми обговорювали раніше, вирішують це шляхом об’єднання і глибинна інформація. Використовуючи Методом ми можемо зіставити 3D-положення вузла з двовимірними координатами екрана, що дає нам зрозуміти, чи знаходиться вузол у полі зору камери. Це перший крок у визначенні видимості.

Далі, підхід променевого тестування, реалізований за допомогою , перевіряє, чи є вузли між камерою та цільовим вузлом. Цей метод надсилає віртуальний промінь від камери до положення вузла, ідентифікуючи будь-які об’єкти, які він перетинає. На прикладі реального світу уявіть стопку різнокольорових блоків; деякі можуть бути повністю видимими, а інші приховані за верхнім блоком. Логіка тестування променів гарантує, що під час взаємодії користувача з екраном розглядаються лише видимі блоки. 🌟

На додаток до виявлення перешкод, другий скрипт покращує перевірку видимості, використовуючи метод визначення того, який вузол знаходиться найближче до точки дотику. Це гарантує, що якщо кілька вузлів накладаються на екрані, буде вибрано лише той, що знаходиться попереду. Цей процес є критично важливим в інтерактивних програмах, таких як ігри чи навчальні інструменти, де точність є важливою. Наприклад, якщо користувач вибирає іграшку у віртуальному контейнері, він очікує відповіді лише видимої іграшки, а не прихованої за нею. 🧸

Нарешті, модульні тести відіграють ключову роль у перевірці цих рішень. Тести гарантують, що вузли за камерою або заблоковані іншими правильно відфільтровані. Автоматизуючи перевірки за допомогою XCTest, розробники можуть впевнено інтегрувати функціональні можливості, не боячись регресії. Такий підхід не тільки спрощує налагодження, але й забезпечує зручність роботи користувача. Разом ці сценарії та методи забезпечують надійне рішення для керування видимістю в SceneKit, підвищуючи зручність використання та надійність ваших 3D-додатків.

// 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()])

Розширені методи видимості вузлів у SceneKit

Під час роботи зі SceneKit розуміння видимості полягає не лише у виявленні перешкод; це також стосується керування візуальними пріоритетами вузлів. Однією з важливих концепцій є розшаровування в конвеєрі візуалізації. SceneKit відтворює вузли в глибину, тобто ближчі вузли малюються поверх віддалених. Налаштувавши такі властивості, як , ви можете явно керувати порядком малювання певних вузлів, забезпечуючи, щоб критичні об’єкти завжди з’являлися зверху.

Іншим аспектом, який слід враховувати, є перспектива камери. Поле зору (FOV) впливає на те, які вузли видно на екрані. Вузьке поле зору фокусує увагу на віддалених об’єктах, тоді як широке поле зору включає більше елементів сцени, але може ускладнити перевірку видимості. Наприклад, в інтерактивному музейному додатку вузьке поле зору може висвітлювати певний експонат, тоді як ширше дозволяє користувачам досліджувати більше навколишнього середовища. 🎥

Нарешті, використання відбракування оклюзії може оптимізувати рендеринг і покращити перевірку видимості. Відсікання оклюзії — це техніка, яка повністю пропускає візуалізацію вузлів, якщо вони заблоковані іншими, покращуючи продуктивність і точність. SceneKit спочатку не підтримує відбір оклюзії в реальному часі, але розробники можуть реалізувати це, поєднавши перевірку обмежувальної рамки з даними про глибину. Наприклад, у тривимірному органайзері іграшок відбракування гарантує, що взаємодіють лише іграшки в першому ряду, що робить програму більш інтуїтивно зрозумілою для користувачів. 🚀

1. Яка мета у SceneKit?
2. The властивість визначає послідовність візуалізації вузлів. Нижчі значення відображаються раніше, дозволяючи вищим значенням відображатися зверху.
3. Як робить видимість вузла впливу?
4. Поле зору впливає на перспективу камери, впливаючи на те, які вузли поміщаються в просторі екрана. Налаштування FOV може покращити фокус або розширити дослідження.
5. Яка роль у SceneKit?
6. Відбракування оклюзії пропускає рендеринг вузлів, які повністю заблоковані, покращуючи продуктивність і роблячи виявлення видимості більш ефективним.
7. Чи можу я встановити пріоритет певним вузлам, щоб вони завжди відображалися видимими?
8. Так, встановивши вищий , ви можете переконатися, що ключові вузли залишаються видимими, незалежно від глибини чи перешкод.
9. Як тести попадання враховують вузли, що накладаються?
10. Хіт-тести, як повертає найближчий вузол за глибиною, забезпечуючи належну фільтрацію вузлів, що перекриваються.

У SceneKit керування видимістю забезпечує відшліфований досвід користувача, дозволяючи взаємодіяти лише з видимими вузлами. Такі методи, як тестування попадань і перевірка променів, спрощують процес, забезпечуючи точність у динамічних сценах.

Використовуючи глибинний аналіз і оптимізовану техніку відтворення, розробники можуть вирішувати складні проблеми видимості. Це покращує продуктивність програми та забезпечує інтуїтивно зрозумілу взаємодію, підвищуючи цінність ваших 3D-проектів. 🚀