使用SceneKit实现3D模型加载与交互

在移动应用和游戏开发中，3D场景的实现是一个重要的技术要点。SceneKit是苹果公司提供的一个强大的3D渲染框架，它允许开发者构建高度真实的3D场景，并且支持对3D模型的加载和交互操作。本文将介绍如何使用SceneKit实现3D模型加载和交互。

1. 导入3D模型

首先，在Xcode中创建一个新的项目，并导入需要加载的3D模型文件。支持的3D模型格式包括COLLADA (.dae)、Alembic (.abc)、Blender (.blend)、Autodesk (.fbx)等。将模型文件拖拽到Xcode项目中，并确保将其添加到目标的"Build Phases" -> "Copy Bundle Resources"中。

2. 创建SceneKit场景

在项目中的合适位置创建一个新的Swift文件，用于处理场景的加载和交互操作。导入SceneKit框架并创建一个新的SceneKit视图：

import SceneKit

class SceneViewController: UIViewController {
    var sceneView: SCNView!
    var scene: SCNScene!
}

在视图加载完成后，初始化SceneKit视图和场景：

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    
    sceneView = SCNView(frame: view.bounds)
    sceneView.autoresizingMask = [.flexibleWidth, .flexibleHeight]
    view.addSubview(sceneView)
    
    scene = SCNScene()
    sceneView.scene = scene
}

3. 加载3D模型

在场景中加载3D模型，需要使用SCNSceneSource对象解析模型文件并将其添加到场景中。

func loadModel() {
    guard let modelURL = Bundle.main.url(forResource: "Model", withExtension: "dae") else {
        print("无法加载模型文件")
        return
    }
    
    let modelSceneSource = SCNSceneSource(url: modelURL, options: nil)
    guard let modelScene = modelSceneSource?.scene(options: nil, error: nil) else {
        print("模型文件解析错误")
        return
    }
    
    for node in modelScene.rootNode.childNodes {
        scene.rootNode.addChildNode(node)
    }
}

以上代码会从Bundle中获取模型文件的URL，然后使用SCNSceneSource对象解析模型文件为一个SCNScene对象。最后，遍历模型场景中的所有节点，并添加到主场景的根节点中。

4. 交互操作

在3D场景中，我们可以使用手势来实现用户的交互操作。下面是一个简单的例子，展示如何通过手势旋转和捏合缩放模型：

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    
    // ...
    
    let panGesture = UIPanGestureRecognizer(target: self, action: #selector(rotateModel(_:)))
    sceneView.addGestureRecognizer(panGesture)
    
    let pinchGesture = UIPinchGestureRecognizer(target: self, action: #selector(scaleModel(_:)))
    sceneView.addGestureRecognizer(pinchGesture)
}

@objc func rotateModel(_ gesture: UIPanGestureRecognizer) {
    let translation = gesture.translation(in: gesture.view)
    let rotateBy = SCNQuaternion(x: 0, y: -translation.x * 0.01, z: 0, w: 1) // 根据手势的水平位移旋转模型
    
    if gesture.state == .changed {
        scene.rootNode.childNodes.first?.rotation = rotateBy
    }
}

@objc func scaleModel(_ gesture: UIPinchGestureRecognizer) {
    let scaleBy = gesture.scale
    
    if gesture.state == .changed {
        scene.rootNode.childNodes.first?.scale = SCNVector3(x: scaleBy, y: scaleBy, z: scaleBy)
    }
}

以上代码将平移和捏合手势分配给SceneKit视图，并使用手势的变化量来旋转和缩放3D模型。在手势变化时，我们可以更新场景中模型的相应属性来实现交互操作。

5. 运行和测试

最后，运行应用程序，并在屏幕上看到加载的3D模型。您可以尝试使用手势来旋转和缩放模型，以进行交互操作。

到此为止，我们已经完成了使用SceneKit实现3D模型加载和交互的教程。希望本文对于初学者能够有所帮助。你可以在SceneKit文档中进一步了解和探索更多SceneKit操作和功能。祝你玩得愉快和成功！

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