ARKit —几何，材质，节点，手势哦，我的天哪！
本章是我的《 iOS开发者的ARKit》一书的一部分。 立即获取该书，并开始构建出色的增强现实应用程序。
在上一章中，您了解了创建默认ARKit应用程序所涉及的组件。 您还亲眼目睹了一只漂浮在您面前的太空船。 希望您已将其失踪的太空船告知了NASA！
在本章中，您将学习如何创建具有不同几何形状的虚拟对象，使用材质进行装饰，最后将它们作为SceneKit节点对象添加到现实世界中。 您还将学习如何使用手势和命中测试与虚拟对象进行交互。 让我们学习一些毕达哥拉斯定理。
几何：
几何表示与形状相对应的对象的线框。 SceneKit框架开箱即用地支持许多几何，此处显示了其中的一些。
SCNPlane ：指定宽度和高度的矩形单边几何
SCNSphere ：球形（或球形或球形）几何
SCNBox ：六面多面体几何，其面均为矩形，可以选择带有圆角和圆角
SCNPyramid ：直角金字塔几何
SCNTube ：管的几何形状。 右圆柱体，其中心轴上有一个圆孔
每个类别代表一个特定的几何形状，可以一起使用以创建更复杂的形状。
材料：
默认情况下，几何图形只是线框。 您可以将几何体视为人类的骨骼。 材质就是您用肉装饰骨架的方式。 素材可以是颜色，图像甚至视频。 在阅读本节内容时，请确保您没有靠近食人族，否则他们可能会有错误的主意。
节点：
节点代表可以添加到场景中的对象。 只要未明确隐藏，添加到场景中的任何内容都可以被用户看到。 您可以将节点视为屏幕上的单个元素。 如果您要构建赛车游戏，那么一个节点可以代表一辆汽车。 如果要构建太空飞船游戏，则该节点可以是太空飞船，而一个单独的节点可以代表导弹。 节点也可以是复合节点，这意味着它们可以包含其他节点。 您可以想到一个代表大型卡车的节点，以及一个代表拖车，轮胎，货物等的子节点。
为真实世界添加形状：
首先，我们向增强现实世界添加一些形状。 在Xcode 9中创建一个新的Augmented Reality项目，并将清单1中的代码添加到viewDidLoad函数。
覆盖func viewDidLoad（）{
super.viewDidLoad（）
//设置视图的委托
sceneView.delegate =自我
//创建一个新场景
让场景= SCNScene（）
let box = SCNBox（宽度：0.2，高度：0.2，长度：0.2，倒角半径：0）
让boxNode = SCNNode（geometry：box）
boxNode.position = SCNVector3（0,0，-0.5）
scene.rootNode.addChildNode（boxNode）
//将场景设置为视图
sceneView.scene =场景
}
清单1：在场景中添加一个盒子
我们首先创建一个SCNBox几何体，该几何体表示我们正在构建的立方体形状。 我们指定了盒子的宽度，高度，长度和chamferRadius。 倒角半径表示盒子的拐角半径，我们将其设置为0表示我们不需要拐角半径。
注意 ：使用SceneKit时的度量单位为米。 这意味着您将要设置的尺寸和位置将以米为单位进行计算。
接下来，我们创建一个SCNNode对象，该对象使用几何作为参数。 这意味着，当我们将节点添加到场景中时，由于已将框指定为几何体，因此它将像框一样。 我们将z轴的值设置为-0.5米，这表示物体将被放置在离我们较远的位置 。 最后，我们将boxNode作为子级添加到场景的rootNode中。 这使该节点在屏幕上可见。 图1显示了实际显示的框。
图1：向场景添加盒子
惊人而简单的权利！
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目前，我们的盒子没有使用任何材料，这就是为什么它看起来是白色的原因。 为了改变盒子的外观，我们需要用一种材料装饰它。 清单2显示了使用SCNMaterial类创建材料并将其应用于框的所有侧面的实现。
覆盖func viewDidLoad（）{
super.viewDidLoad（）
//设置视图的委托
sceneView.delegate =自我
//创建一个新场景
让场景= SCNScene（）
let box = SCNBox（宽度：0.2，高度：0.2，长度：0.2，倒角半径：0）
让材质= SCNMaterial（）
material.diffuse.contents = UIColor.red
box.materials = [材料]
让boxNode = SCNNode（geometry：box）
boxNode.position = SCNVector3（0,0，-0.5）
scene.rootNode.addChildNode（boxNode）
//将场景设置为视图
sceneView.scene =场景
}
清单2：将材料应用于包装盒
材质对象的漫反射属性控制阴影将如何受到光的影响。
图2：设置几何材质
这很棒！ 但是通常在增强现实应用程序中，您希望使虚拟物品看起来更像真实物品，以便它们可以轻松融入现实世界。 红色很棒，但是如果我们可以用真实世界的纹理代替它，那就更好了。
以下代码段显示了如何将图像用作材料而不是颜色。
material.diffuse.contents = UIImage（名称：“ brick.png”）
而不是指定颜色，我们指定的图像将用作盒子的材料。 图3显示了使用图像作为素材的结果。
图3：将图像设置为几何材质
将图像用作纹理时，请确保该纹理与环境完美融合，从而使人幻想它是真实世界的一部分。
添加触摸事件：
在本节中，我们将学习如何向SCNSphere形状添加纹理，并允许用户在触摸球体时循环浏览纹理列表。
与前面讨论的盒子示例类似，我们将从几何开始。 这次，我们将使用SCNSphere类，该类将允许我们使用球体几何来创建虚拟对象。 清单3显示了创建球体节点并将其添加到场景的实现。
设Sphere = SCNSphere（半径0.3）
让sphereNode = SCNNode（geometry：sphere）
sphereNode.position = SCNVector3（0,0，-0.5）
清单3：创建一个球体
我们以米为单位指定球体的半径，然后将其添加到球体节点。 最后，将SphereNode对象添加到场景中。 因为我们没有设置球节点的材质，所以它以白色物体的形式出现。 我们将使用代表我们美丽的星球“地球”的纹理来装饰我们的球体。 清单4显示了如何使用用作材料的图像来装饰球体。
设Sphere = SCNSphere（半径0.3）
让材质= SCNMaterial（）
material.diffuse.contents = UIImage（名称：“ earth.jpg”）
sphere.materials = [material]
让sphereNode = SCNNode（geometry：sphere）
sphereNode.position = SCNVector3（0,0，-0.5）
清单4：使用地球材料创建球体几何
继续运行该应用程序，一定会感到惊讶！
图4：设置球体几何的纹理
接下来，我们将为我们的星球添加触摸手势。 这将使我们能够在不同的纹理之间循环并更新球体以反映新的星球。 我们这样做的唯一原因是让我们的邻居开心，以免他们入侵我们美丽的星球。
第一步是为场景视图注册轻击手势。 这可以通过使用清单5所示的UITapGestureRecognizer类来完成。
私人功能寄存器GestureRecognizers（）{
让tapGestureRecognizer = UITapGestureRecognizer（目标：自我，行动：＃选择器（点击））
self.sceneView.addGestureRecognizer（tapGestureRecognizer）
}
清单5：为场景视图注册轻敲手势
从viewDidLoad函数内部调用registerGestureRecognizer函数，该函数将确保在加载视图时注册手势。 对于每个轻击事件，将调用轻击功能。 利用点击功能，我们将在其中编写代码以检查用户是否点击了虚拟对象。
清单6中的实现显示了如何检测场景视图中的节点是否拦截了用户的触摸。
@objc func点击（识别器：UITapGestureRecognizer）{
让sceneView = ogniser.view为！ ARSCN查看
让touchLocation = Recognitor.location（in：sceneView）
让hitResults = sceneView.hitTest（touchLocation，选项：[：]）
如果！hitResults.isEmpty {
//这表示该节点已被触摸
}
}
清单6：命中测试检测
我们首先获得2D空间中的触摸位置。 这可以通过identifier.location函数来完成，该函数将视图作为参数并返回CGPoint结构作为触摸位置。 接下来，我们使用ARSCNView的类特殊方法hitTest，该方法可以将触摸的位置作为CGPoint，并返回表示沿点线段找到的对象的结果。
接下来，我们需要访问与线段相交的节点。 这很容易，因为SCNHitTestResult实例由称为节点的属性组成，该属性引用相交的节点。 有了节点，我们就可以简单地更改其使用的材料类型并完成吊臂。 清单7显示了tapped函数的更新实现。
@objc func点击（识别器：UITapGestureRecognizer）{
让sceneView = ogniser.view为！ ARSCN查看
让touchLocation = Recognitor.location（in：sceneView）
让hitResults = sceneView.hitTest（touchLocation，选项：[：]）
如果！hitResults.isEmpty {
如果index == self.textures.count {
索引= 0
}
警卫让hitResult = hitResults.first else {
返回
}
让节点= hitResult.node
node.geometry？.firstMaterial？.diffuse.contents = UIImage（名称：textures [index]）
指数+ = 1
}
}
清单7：在触摸手势上更改虚拟对象的材质
继续运行该应用程序！ 该应用程序将从显示现实世界中美丽的地球开始。 如果触摸行星，您会注意到它将改变材质以反映纹理数组中的下一个行星。 确保您不要触摸金星，因为高温会烫伤您的手。
结论：
在本章中，我们学习了如何使用几何来创建不同的形状。 我们用材料装饰了以几何图形表示的线框，使其更具逼真的感觉。 最后，我们使用手势和命中测试与现实世界中的虚拟对象进行交互。