ios - Swift SceneKit 照明和影响发射纹理

Question

我正在开发一个关于太阳系的应用程序。我正在尝试关闭 Emission Texture，光线照射到行星表面的地方。但问题是，默认情况下，发射纹理始终显示发射点，无论是否存在光。

我的要求简而言之:(我想隐藏发射点，在光线照射到表面的地方)

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()

    let scene = SCNScene()

    let earth = SCNSphere(radius: 1)
    let earthNode = SCNNode()
    let earthMaterial = SCNMaterial()
    earthMaterial.diffuse.contents = UIImage(named: "earth.jpg")
    earthMaterial.emission.contents = UIImage(named: "earthEmission.jpg")
    earth.materials = [earthMaterial]
    earthNode.geometry = earth
    scene.rootNode.addChildNode(earthNode)

    let lightNode = SCNNode()
    lightNode.light = SCNLight()
    lightNode.light?.type = .omni
    lightNode.position = SCNVector3(x: 0, y: 10, z: 5)
    scene.rootNode.addChildNode(lightNode)

    sceneView.scene = scene


}

Answer 1

SceneKit 的 shader modifiers非常适合此类任务。

你可以看到最终结果的镜头here .

片段着色器修改器

我们可以使用 _lightingContribution.diffuse(RGB (vec3) 颜色代表应用于漫反射的灯光)来确定对象的区域(在本例中为地球) ) 被照亮，然后用它来掩盖 fragment shader modifier 中的发射纹理.

您使用它的方式完全取决于您。这是我想出的最简单的解决方案(使用 GLSL 语法，但如果您使用它，它会在运行时自动转换为 Metal)

uniform sampler2D emissionTexture;

vec3 light = _lightingContribution.diffuse;
float lum = max(0.0, 1 - (0.2126*light.r + 0.7152*light.g + 0.0722*light.b)); // 1
vec4 emission = texture2D(emissionTexture, _surface.diffuseTexcoord) * lum; // 2, 3
_output.color += emission; // 4

1. 计算 _lightingContribution.diffuse 颜色的亮度(使用公式 from here )(如果光照不是纯白色)
2. 用 1 减去它得到“暗面”的亮度
3. 使用漫射 UV 坐标从自定义纹理获取发射(授予的发射和漫射纹理具有相同的坐标)并通过乘法对其应用亮度
4. 将其添加到最终输出颜色(与应用常规发光的方式相同)

着色器部分就这些了，现在让我们来看看 Swift 方面的事情。

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快速设置

首先，我们不会使用 Material 的emission.contents属性，相反我们需要创建自定义SCNMaterialProperty

let emissionTexture = UIImage(named: "earthEmission.jpg")!
let emission = SCNMaterialProperty(contents: emissionTexture)

并使用 setValue(_:forKey:)

将其设置为 Material

earthMaterial.setValue(emission, forKey: "emissionTexture")

密切注意键——它应该与着色器修改器中的制服相同。此外，您不需要自己保留 Material 属性，setValue 会创建一个强引用。

剩下要做的就是将片段着色器修改器设置为 Material :

let shaderModifier =
"""
uniform sampler2D emissionTexture;

vec3 light = _lightingContribution.diffuse;
float lum = max(0.0, 1 - (0.2126*light.r + 0.7152*light.g + 0.0722*light.b));
vec4 emission = texture2D(emissionTexture, _surface.diffuseTexcoord) * lum;
_output.color += emission;
"""
earthMaterial.shaderModifiers = [.fragment: shaderModifier]

这是 footage运动中的着色器修改器。

请注意，光源必须非常明亮，否则“地球”周围会出现昏暗的灯光。我必须在您的设置中将 lightNode.light?.intensity 设置为至少 2000 才能使其按预期工作。您可能想尝试计算光度并将其应用于发射的方式以获得更好的结果。

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如果您可能需要它，_lightingContribution 是片段着色器修饰符中可用的结构，它还具有 ambient 和 specular 成员(以下是 Metal 语法):

struct SCNShaderLightingContribution {
    float3 ambient;
    float3 diffuse;
    float3 specular;
} _lightingContribution;