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前言

SceneKit使用高級(jí)場(chǎng)景描述創(chuàng)建3D游戲并將3D內(nèi)容添加到應(yīng)用程序。 輕松添加動(dòng)畫，物理模擬，粒子效果和逼真的基于物理性的渲染。接下來(lái)這幾篇我們就詳細(xì)的解析一下這個(gè)框架。感興趣的看下面幾篇文章。
1. SceneKit框架詳細(xì)解析（一） —— 基本概覽（一）
2. SceneKit框架詳細(xì)解析（二） —— 基于SceneKit的簡(jiǎn)單游戲示例的實(shí)現(xiàn)（一）
3. SceneKit框架詳細(xì)解析（三） —— 基于SceneKit的簡(jiǎn)單游戲示例的實(shí)現(xiàn)（二）
4. SceneKit框架詳細(xì)解析（四） —— 基于SceneKit的簡(jiǎn)單游戲示例的實(shí)現(xiàn)（三）

開(kāi)始

在這部分中，您將學(xué)習(xí)如何通過(guò)Scene Kit渲染循環(huán)使幾何體逐漸產(chǎn)生。

在上一篇中，您為生成的對(duì)象啟用了基本物理，并施加了沖擊以將其踢到空中。最終，由于重力的模擬效應(yīng)，物體倒下并消失。

盡管效果很好，但是產(chǎn)生多個(gè)彼此碰撞的物體會(huì)更加cool。這肯定會(huì)讓興奮因素上升一個(gè)檔次！

現(xiàn)在，你的游戲只調(diào)用一次spawnShape（）。要生成多個(gè)對(duì)象，您需要重復(fù)調(diào)??用spawnShape（）。

正如您在之前的教程中所了解到的，SceneKit使用SCNView對(duì)象渲染場(chǎng)景的內(nèi)容。 SCNView有一個(gè)delegate屬性，您可以將其設(shè)置為符合SCNSceneRendererDelegate協(xié)議的對(duì)象;然后，當(dāng)每個(gè)幀的動(dòng)畫和渲染過(guò)程中發(fā)生某些事件時(shí)，SCNView將調(diào)用該委托上的方法。

通過(guò)這種方式，您可以輕松進(jìn)入SceneKit渲染場(chǎng)景的每個(gè)幀時(shí)所采用的步驟。這些渲染步驟構(gòu)成了渲染循環(huán)。

那么 - 這些步驟究竟是什么？好吧，這是渲染循環(huán)的快速細(xì)分：

這是命運(yùn)之輪嗎？ 不，它只是渲染循環(huán)的九個(gè)步驟的描述。在一個(gè)以60 fps運(yùn)行的游戲中，所有這些步驟都會(huì)按順序運(yùn)行 - 你猜對(duì)了 - 每秒60次。

這些步驟始終按以下順序執(zhí)行，這使您可以將游戲邏輯準(zhǔn)確地注入所需的位置：

• 1） Update - 更新：視圖在其委托上調(diào)用renderer(_: updateAtTime:)。這是放置基本場(chǎng)景更新邏輯的好地方。
• 2） Execute Actions & Animations - 執(zhí)行動(dòng)作和動(dòng)畫：SceneKit執(zhí)行所有動(dòng)作并執(zhí)行所有附加動(dòng)畫到場(chǎng)景圖中的節(jié)點(diǎn)。
• 3） Did Apply Animations - 應(yīng)用動(dòng)畫：視圖調(diào)用其委托的renderer(_: didApplyAnimationsAtTime:)。此時(shí)，場(chǎng)景中的所有節(jié)點(diǎn)都根據(jù)應(yīng)用的動(dòng)作和動(dòng)畫完成了一個(gè)幀的動(dòng)畫。
• 4） Simulates Physics - 模擬物理：SceneKit將物理模擬的一個(gè)步驟應(yīng)用于場(chǎng)景中的所有物理實(shí)體。
• 5） Did Simulate Physics - 完成模擬物理：視圖在其委托上調(diào)用renderer(_: didSimulatePhysicsAtTime:)。此時(shí)，物理模擬步驟已完成，您可以添加任何依賴于上面應(yīng)用的物理的邏輯。
• 6） Evaluates Constraints - 評(píng)估約束：SceneKit評(píng)估并應(yīng)用約束，這些約束是您可以配置的規(guī)則，以使SceneKit自動(dòng)調(diào)整節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換。
• 7） Will Render Scene - 將渲染場(chǎng)景：視圖在其委托上調(diào)用renderer(_: willRenderScene: atTime:)。此時(shí)，視圖即將渲染場(chǎng)景，因此應(yīng)在此處執(zhí)行任何最后一分鐘的更改。
• 8） Renders Scene In View - 在視圖中渲染場(chǎng)景：SceneKit在視圖中渲染場(chǎng)景。
• 9） Did Render Scene - 完成渲染場(chǎng)景：最后一步是視圖調(diào)用其委托的renderer(_: didRenderScene: atTime:)。這標(biāo)志著渲染循環(huán)的一個(gè)循環(huán)的結(jié)束；你可以把任何游戲邏輯放在這里，需要在進(jìn)程重新開(kāi)始之前執(zhí)行。

因?yàn)殇秩狙h(huán)是一個(gè)循環(huán)，所以它是調(diào)用spawnShape（）的最佳位置。你的工作是決定在哪里注入spawn邏輯。

The Renderer Delegate - 渲染代理

現(xiàn)在是時(shí)候?qū)⑦@個(gè)很酷的功能用于游戲中。

首先，通過(guò)將以下內(nèi)容添加到GameViewController.swift的底部，使GameViewController類符合SCNSceneRendererDelegate協(xié)議：

// 1
extension GameViewController: SCNSceneRendererDelegate {
  // 2
  func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, 
    updateAtTime time: TimeInterval) {
    // 3
    spawnShape()
  }
}

細(xì)分上面的代碼：

• 1） 這為GameViewController添加了一個(gè)擴(kuò)展，遵循協(xié)議，并允許您在單獨(dú)的代碼塊中維護(hù)協(xié)議方法。
• 2） 這增加了renderer(_: updateAtTime:)協(xié)議方法的實(shí)現(xiàn)。
• 3） 最后，調(diào)用spawnShape（）在委托方法中創(chuàng)建一個(gè)新形狀。

這將為您提供第一次掛鉤到SceneKit的渲染循環(huán)。 在視圖可以調(diào)用此委托方法之前，首先需要知道GameViewController將充當(dāng)視圖的委托。

通過(guò)在setupView（）的底部添加以下行來(lái)完成此操作：

scnView.delegate = self

這會(huì)將SceneKit視圖的代理設(shè)置為self。 現(xiàn)在，視圖可以在渲染循環(huán)運(yùn)行時(shí)調(diào)用您在GameViewController中實(shí)現(xiàn)的委托方法。

最后，通過(guò)刪除viewDidLoad（）中對(duì)spawnShape（）的單個(gè)調(diào)用，稍微清理一下代碼；因?yàn)槟悻F(xiàn)在在渲染循環(huán)中調(diào)用方法，所以不再需要它了。

構(gòu)建并運(yùn)行

游戲開(kāi)始并產(chǎn)生了大量的物體，導(dǎo)致了碰撞物體的撞擊。

那么這里發(fā)生了什么？ 由于您在渲染循環(huán)的每個(gè)更新步驟中調(diào)用spawnShape（），因此您每秒會(huì)生成60個(gè)對(duì)象 - 如果您運(yùn)行的設(shè)備可以以60 fps支持您的游戲。 但是功能較弱的設(shè)備（包括模擬器）無(wú)法支持該幀速率。

隨著游戲的運(yùn)行，您會(huì)注意到幀速率的快速下降。 圖形處理器不僅必須處理越來(lái)越多的幾何體，物理引擎必須處理越來(lái)越多的碰撞，這也會(huì)對(duì)幀速率產(chǎn)生負(fù)面影響。

目前情況有點(diǎn)失控，因?yàn)槟愕挠螒蛟谒性O(shè)備上的表現(xiàn)都不盡如人意。

Spawn Timers - 產(chǎn)生定時(shí)器

要使設(shè)備之間的游戲體驗(yàn)保持一致，您需要利用時(shí)間。 不，我不是說(shuō)花更多的時(shí)間來(lái)寫你的游戲！相反，你需要使用時(shí)間的推移作為設(shè)備間的一個(gè)常數(shù)；這使您可以以一致的速率設(shè)置動(dòng)畫，無(wú)論設(shè)備可以支持的幀速率如何。

定時(shí)器是許多游戲中的常用技術(shù)。 還記得傳遞給update delegate方法的updateAtTime參數(shù)嗎？ 該參數(shù)表示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。 如果您監(jiān)視此參數(shù)，則可以計(jì)算游戲的已用時(shí)間等內(nèi)容，或者每三秒生成一個(gè)新對(duì)象，而不是盡可能快無(wú)限的生產(chǎn)。

Geometry Fighter將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)器以任意處理器應(yīng)該能夠處理的隨機(jī)時(shí)間間隔生成對(duì)象。

將以下屬性添加到GameViewController中cameraNode下面：

var spawnTime: TimeInterval = 0

您將使用它來(lái)確定生成另一個(gè)形狀之前的時(shí)間間隔。

要修復(fù)連續(xù)生成，請(qǐng)使用以下內(nèi)容替換整個(gè)renderer(_: updateAtTime:)：

// 1
if time > spawnTime {
  spawnShape()

  // 2
  spawnTime = time + TimeInterval(Float.random(min: 0.2, max: 1.5))
}

下面進(jìn)行細(xì)分：

• 1） 您檢查time（當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間）是否大于spawnTime。 如果是這樣，產(chǎn)生一個(gè)新的形狀；否則，什么也不做。
• 2） 生成對(duì)象后，下次更新spawnTime以生成新對(duì)象。 下一個(gè)生成時(shí)間只是當(dāng)前時(shí)間增量隨機(jī)量。 由于TimeInterval以秒為單位，因此您會(huì)在當(dāng)前時(shí)間之后的0.2秒到1.5秒之間生成下一個(gè)對(duì)象。

構(gòu)建并運(yùn)行，檢查你的計(jì)時(shí)器的差異：

事情看起來(lái)更容易管理，形狀隨機(jī)產(chǎn)生。 但是，你難道不是很好奇所有這些物體掉出視線后會(huì)發(fā)生什么？

Removing Child Nodes - 刪除子節(jié)點(diǎn)

spawnShape（）不斷地將新的子節(jié)點(diǎn)添加到場(chǎng)景中 - 但是它們永遠(yuǎn)不會(huì)被移除，即使它們不在視線之外。 SceneKit做了很棒的工作，讓事情盡可能長(zhǎng)時(shí)間保持平穩(wěn)運(yùn)行，但這并不意味著你可以忘記你的子節(jié)點(diǎn)。

要以最佳性能級(jí)別和幀速率運(yùn)行，您必須刪除看不見(jiàn)的對(duì)象。 還有什么比這更好的地方 - 渲染循環(huán)！ 很好的處理地方，不是嗎？

一旦對(duì)象達(dá)到其邊界的極限，您應(yīng)該將其從場(chǎng)景中刪除。

將以下內(nèi)容添加到GameViewController類的末尾，就在spawnShape（）下面：

func cleanScene() {
  // 1
  for node in scnScene.rootNode.childNodes {
    // 2
    if node.presentation.position.y < -2 {
      // 3
      node.removeFromParentNode()
    }
  }
}

這是上面代碼中所做的事情：

• 1） 首先，您只需創(chuàng)建一個(gè)for循環(huán)，逐步遍歷場(chǎng)景根節(jié)點(diǎn)中的所有可用子節(jié)點(diǎn)。
• 2） 由于此時(shí)物理模擬正在進(jìn)行中，您不能簡(jiǎn)單地查看對(duì)象的位置，因?yàn)檫@反映了動(dòng)畫開(kāi)始前的位置。 SceneKit在動(dòng)畫期間維護(hù)對(duì)象的副本并進(jìn)行，直到動(dòng)畫完成。 一開(kāi)始理解這是一個(gè)奇怪的概念，但你不久就會(huì)看到它是如何工作的。 要在動(dòng)畫制作動(dòng)畫時(shí)獲取對(duì)象的實(shí)際位置，請(qǐng)使用presentationNode屬性。 這純粹是只讀的 - 不要試圖修改此屬性的任何值！
• 3） 這行代碼使一個(gè)對(duì)象不存在。

要使用上面的方法，在renderer(_: updatedAtTime:)內(nèi)部if語(yǔ)句之后調(diào)用cleanScene（）：

cleanScene()

還有最后一件事要補(bǔ)充。 默認(rèn)情況下，如果沒(méi)有要播放的動(dòng)畫，SceneKit會(huì)進(jìn)入“ paused”狀態(tài)。 要防止這種情況發(fā)生，您必須在SCNView實(shí)例上啟用playing屬性。

將以下代碼行添加到setupView（）的底部：

scnView.isPlaying = true

這會(huì)強(qiáng)制SceneKit視圖進(jìn)入無(wú)限play的模式。

構(gòu)建并運(yùn)行；隨著你的物體開(kāi)始下降，捏合縮小，看看它們?cè)谀睦锵В?/p>

落在較低y邊界上的對(duì)象（在上面的屏幕截圖中用紅線表示）將從場(chǎng)景中刪除。 這比將所有物體放在設(shè)備的暗凹處更好。

后記

本篇主要講述了基于SceneKit的簡(jiǎn)單游戲示例的實(shí)現(xiàn)，感興趣的給個(gè)贊或者關(guān)注~~~