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.我试图关闭发射纹理,光线照射到行星表面.但问题是,默认情况下,发射纹理总是显示发射点,无论光线是否存在.

我的要求简而言之:(我想隐藏发光点,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的着色器修改器非常适合这种任务.

您可以在此处查看最终结果的镜头.

片段着色器修改器

我们可以使用_lightingContribution.diffuse(RGB(vec3)颜色表示应用于漫反射的灯光)来确定被照亮的对象(在本例中为地球)的区域,然后使用它来掩盖片段着色器修改器中的发射纹理.

你使用它的方式取决于你.这是我提出的最简单的解决方案(使用GLSL语法,但Metal如果你使用它将在运行时自动转换)

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. 计算颜色的亮度(使用此处的公式)_lightingContribution.diffuse(如果照明不是纯白色)
2. 从一个中减去它以获得"暗侧"的亮度
3. 使用漫反射UV坐标(授予发射和漫反射纹理具有相同的纹理)从自定义纹理获取发射,并通过乘法将亮度应用于它
4. 将其添加到最终输出颜色(与应用常规发射的方式相同)

这就是着色器部分,现在让我们通过Swift方面的东西.

Swift设置

首先,我们不会使用emission.contents材料的属性,而是需要创建自定义SCNMaterialProperty

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

并使用它将其设置为材料 setValue(_:forKey:)

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

密切关注键 - 它应该与着色器修改器中的制服相同.此外,您不需要自己保留材质属性,setValue创建强大的参考.

剩下要做的就是将片段着色器修改器设置为材质:

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]

这是运动中着色器修改器的素材.

请注意,光源必须非常明亮,否则会在"地球"周围看到昏暗的灯光.我必须lightNode.light?.intensity在你的设置中设置至少2000才能按预期工作.您可能希望尝试计算发光度并应用于发射以获得更好结果的方式.

如果你可能需要它,_lightingContribution是有也有片段着色器修改现有的结构ambient和specular成员(以下是Metal语法):

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