如何在SceneKit中只对球体的一部分应用菲涅耳效果？

Question

我正在将菲涅耳效果应用于SCNSphere，以获得美丽的地球光芒

然而，由于我正在制作地球模型，我希望球体的照明部分具有菲涅耳效应，而暗面则没有。

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如果球体的暗面是透明的，也许可以达到这个效果？或者我可以只使用Scenekit _surface.fresnel的着色器修改器属性？

Answer 1

为此，您需要使用定义曲面上每个点发射的颜色的emission实例属性。

可以使用emissive map texture模拟使用自己的灯光发光的曲面部分。SceneKit不会将材质视为光源，而是由发射特性独立于照明来确定材质的颜色。(若要创建显示为发光的对象，您可能希望将几何体与发射贴图和添加到场景中的其他SCNLight对象组合在一起。)

var emission: SCNMaterialProperty { get }

您可以在任何可用的场景工具包的着色器Constant、Lambert、Blinn、Phong或Physically Based中找到emission属性。

let earth = SCNNode(geometry: SCNSphere(radius: 5))
earth.geometry?.firstMaterial?.emission.contents = UIImage(named: "emissionMap.png")

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当然，如果您需要创建正方形emissionMap.png纹理(也称为UV贴图)您应该在Autodesk Maya或Autodesk 3dsMax或Maxon Cinema4D等中创建它。此类贴图可以是512x512、1024x1024、2048x2048等。

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Answer 2

我不是Scenekit和着色器的专家，也许这个解决方案并不是最优的，但有一种方法就是使用着色器修改器：

1. 首先，我在Scenekit中使用漫反射(=direct，在Scenekit中)照明球体，并将红色、绿色和蓝色的值转换为亮度。源代码可以在here上找到。

vec3 lum = _lightingContribution.diffuse；vec3 lum= 0.2126*light.r + 0.7152*light.g + 0.0722*light.b;

1. I根据曲面与相机pov的角度计算一个数字。surface entry point

float factorOpacity =( _surface.normal.x * _surface.normal.x + _surface.normal.y * _surface.normal.y );

1. I设置一个菲涅耳指数来控制边缘光晕的厚度。较低的值意味着菲涅尔效果在中心周围更明显，而较高的值意味着菲涅尔效果更多地出现在边缘周围。

float fresnelExponent = 1.0;

1. 我为我的大气颜色设置了红色，绿色和蓝色的值(0.0-1.0)。

浮点红= 0.1；浮点绿= 0.2；浮点蓝= 0.4;

1. 我设置了我想要的垂直向下的透明度。0.0表示完全透明，1.0表示完全不透明。

float nadirTransparency = 0.2;

1. 我设置了边缘透明度。

float edgeTransparency = 1.0;

我计算了最终的菲涅耳因子，并考虑了菲涅耳指数。，，

1. ，I，the，the，
2. ，the。，考虑菲涅耳指数。

功率= factorOpacity (factorOpacity，fresnelExponent);

1. 最后，我计算几何图形的最终颜色，并根据输入参数和菲涅耳因子乘以所需的透明度。

_output.color =vec4(红、绿、蓝，1.0)* factorOpacity); (lum，1.0)* (nadirTransparency + (edgeTransparency - nadirTransparency) *min

Swift实现如下所示：

    let sphere = SCNSphere(radius: radiusValue)

    self.geometry = sphere        
    
    let ShaderModifier =

    """
    #pragma transparent

    vec3 light = _lightingContribution.diffuse;

    float lum = 0.2126*light.r + 0.7152*light.g + 0.0722*light.b;
    
    float factorOpacity = ( _surface.normal.x * _surface.normal.x + _surface.normal.y * _surface.normal.y );

    float fresnelExponent = 1.0;

    float red = 0.1;
    float green = 0.2;
    float blue = 0.4;

    float nadirTransparency = 0.2;
    float edgeTransparency = 1.0;

    factorOpacity = pow(factorOpacity,fresnelExponent);

    _output.color = vec4(red,green,blue,1.0) * min(lum,1.0) * (nadirTransparency + (edgeTransparency - nadirTransparency) * factorOpacity);

    """

    self.geometry?.firstMaterial?.shaderModifiers = [.fragment: ShaderModifier]

这是它的外观(云的颜色来自另一个着色器)

atmosphere shader scenekit

下面是当设置nadir透明度为0，边缘透明度为1，亮蓝色和高菲涅耳指数时的效果

amplified fresnel effect