如何使用Swift在SceneKit中创建圆盘形光源

Question

我希望创造一个光源，这将类似于太阳用SceneKit照亮地球的方式。这是一个业余天文学课程项目。因为太阳比地球大，一个全方位的SCNLight就不行了，因为它发出的光是从一个点发出的。太阳发出的光本质上是从一个很大的球体发出的，而不是一个点。

这张照片是使用全方位光源制作的，但并没有真实地显示地球的阴影区域。具体来说，北极没有照明，但它应该是(在这种情况下，我们是在夏天。

第二幅图片更真实，你可以看到北极被照亮了，就像夏天一样。

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问题是，要获得第二个图像，我必须非常乏味地定位一个方向灯，以使图像正确(这是我手动完成的)。对于第一张图像，我只需将全向光定位在与太阳球体相同的位置)。由于整件事情都是动画化的，使用方向光，并且随着地球沿着轨道前进，它必须不断地重新定位，这就需要一些相当复杂的数学计算。

所以我想创建一个初始化的SCNLight，这个模型是以编程方式创建的I/O轻量对象。根据苹果的“文档”，在Swift中，SCNLight可以用来自指定模型I/O光对象的初始化器创建，我理解这是允许创建从圆盘形状的区域向四面八方照明的光源的

“文件”说明了“创造一盏灯”的下列内容：

init(mdlLight: MDLLight)

它被定义为一个方便的初始化器：

方便init(mdlLight: MDLLight)

我本来希望能够做到以下几点：

let lightModelObject = MDLLight()
lightModelObject.lightType = .discArea

let discShapedSceneLight = SCNLight(lightModelObject) //cannot convert value ... error.

但是最后一条语句得到了一个错误：“不能将'MDLLight‘类型的值转换为预期的参数类型'NSCoder'”错误。我也尝试过：

let discShapedSceneLight = SCNLight.init(lightModelObject)

但那里也没有运气。

我完全被困住了！我觉得在Swift中使用初始化器有一些基本的东西我不理解。

如有任何意见，将不胜感激。

编辑：根据相同的文档，我还在objective中尝试了以下内容：

#import <ModelIO/MDLLight.h>
...
SCNLight *discLight = [SCNLight light];
MDLPhysicallcPlausibleLight *ppl = [MDLPhysicallyPlausibleLight lightWithSCNLight:discLight];

但请获得以下错误：“选择器‘lightWithSCNLight：’没有已知的类方法。”

编辑：感谢@EmilioPelaez解决这个问题。

我已经把完整的代码与所需的照明下面，也许它将有助于其他人。

import UIKit
import QuartzCore
import SceneKit
import SceneKit.ModelIO

class GameViewController: UIViewController {

    var scnView:SCNView!
    var scnScene:SCNScene!
    var cameraNode:SCNNode!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        setupView()
        setupScene()
        setupCamera()
        drawSolarSystem()
    }

    func setupView() {
        scnView = self.view as! SCNView
        scnView.showsStatistics = true
        scnView.allowsCameraControl = true
        scnView.autoenablesDefaultLighting = false
    }

    func setupScene() {
        scnScene = SCNScene()
        scnView.scene = scnScene
        scnScene.background.contents = UIColor.systemBlue
    }

    func setupCamera() {
        cameraNode = SCNNode()
        cameraNode.camera = SCNCamera()
        cameraNode.position = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: 10)
        scnScene.rootNode.addChildNode(cameraNode)
    }

    func drawSolarSystem() {
      var geometryObject:SCNGeometry

//SUN object and light source
        let sunX:Float = -3.5   ///position a little off to the left of center

        //create the material for the Sun's surface
        let sunMaterial = SCNMaterial()
        sunMaterial.emission.contents = UIColor.yellow          ///the color the material emits.
//        sunMaterial.transparency = 0.3
//        sunMaterial.diffuse.contents = UIColor.systemYellow ///the color the material reflects when lit.

        //create the Sphere and assign it the material
        geometryObject = SCNSphere(radius: 1.0)
        geometryObject.firstMaterial=sunMaterial

        //create the node and assign it the geometry (object) previously created.
        let sunNode = SCNNode(geometry: geometryObject)
        sunNode.position = SCNVector3(x:sunX, y:0, z:0)
        scnScene.rootNode.addChildNode(sunNode)

        //create the light source and position it same place as the sun
        //create an MDLAreaLight, since the "normal" SCNLight types - such as omni - are not suitable.
        //The .omni type emanates from a point, and so doesn't correctly represent the sun lighting the earth
         let lightModelObject = MDLAreaLight()
         lightModelObject.lightType = .discArea
//         lightModelObject.areaRadius = 5.01 ///This doesn't appear to affect the light.

        //create the node and assign it the MDLAreaLight
         let sunLightNode = SCNNode()
         sunLightNode.light = SCNLight(mdlLight:lightModelObject)
         sunLightNode.light?.color = UIColor .white
         sunLightNode.position = SCNVector3(x:sunX, y:0, z:0)
         scnScene.rootNode.addChildNode(sunLightNode)


        //EARTH EQUATORIAL PLANE but centered on the Sun
        let floorObject = SCNFloor()
        floorObject.reflectivity = 0
        floorObject.width = 2
        floorObject.length = 3
        let earthEquatorialPlaneNode = SCNNode(geometry: floorObject)
        earthEquatorialPlaneNode.position = SCNVector3(x:sunX, y:0, z:0)
        scnScene.rootNode.addChildNode(earthEquatorialPlaneNode)


//EARTH main node - node with 2 subnodes, one sphere and one axis
        ///a node can only have a single geometry object attached. In order to attach multiple geometries, create a (parent) node without any geometry, and then attach subnodes with one geometry each.

        //The parent node
        let earthNode = SCNNode()
        earthNode.position = SCNVector3(x: 0, y:-1.2, z:0)
        scnScene.rootNode.addChildNode(earthNode)

        //the child node for the earth axis of rotation object
        geometryObject = SCNCylinder(radius: 0.01, height: 1.2)
        let earthAxisNode = SCNNode(geometry: geometryObject)
        earthNode.addChildNode(earthAxisNode)

        //the child node for the earth sphere object
        geometryObject = SCNSphere(radius: 0.5)
        let earthSphereNode = SCNNode(geometry: geometryObject)
        earthNode.addChildNode(earthSphereNode)

        //put some meridians and an equator onto the sphere.
        let earthSphereMaterial = SCNMaterial()
        geometryObject.firstMaterial = earthSphereMaterial
        earthSphereMaterial.diffuse.contents = "coordinateGrid.png"
        earthSphereMaterial.lightingModel = .lambert

    }

    override var shouldAutorotate: Bool {
        return true
    }

    override var prefersStatusBarHidden: Bool {
        return true
    }

}

Answer 1

如果添加import SceneKit.ModelIO，则应该能够使用当前无法工作的初始化器。

Answer 2

请注意，MDLLightTypeDiscArea目前没有桥接到SceneKit，取而代之的是一个SCNLightTypeOmni灯(您可以验证这一点，但检查初始化程序的结果)。