在SceneKit中绘制3D圆弧和螺旋

Question

这里最近的一个问题让我想起了SceneKit，我想起了一个我从未解决的问题。

我的应用程序使用SK显示天线设计。大多数天线使用金属棒和网状反射器，因此我使用SCNCylinder作为棒，SCNPlane作为反射器，SCNFloor作为地面。整个事情花了几个小时，而我完全是 noob在3D。

但是有些天线使用弯曲成弧形或螺旋线的导线，我在这里打线并使用几个气缸端到端制作蹩脚的分段物体。它看起来很狡猾。

理想情况下，我想单个物体呈现圆柱形横截面的圆弧或螺旋线。基本上SCNTorus，但有一个开始和结束角度。 This post谈到了在SK中使用UIBezierPath，但它使用extrude来生成一个带状的形状。有没有办法做类似的事情，但有一个圆柱横截面（如部分SCNTorus）？

我知道我可以通过创建顶点（以及法线等）来制作自定义形状，但我希望我错过了一个更简单的解决方案。

Answer 1

你可以用SCNShape做的弧。从我的其他答案开始，得到一个挤压的带状弧。您需要确保路径上的路径偏移距离与挤压深度相同，因此最终得到的横截面形状为正方形。

要使横截面为圆形，请使用chamferProfile属性 - 给它一个四分之一圆的路径，并将倒角半径设置为等于挤压深度的一半，并且四个四分之一圆的倒角会相遇，形成圆形横截面。

螺旋是另一回事。 SCNShape需要一个平面路径 - 一个仅在两个维度上变化的路径 - 并将其挤压成三维实体。螺旋线是一个三维变化的路径。 SceneKit没有任何描述形状的东西，所以这里没有超级简单的答案。

@HalMueller提到的着色器修改器解决方案很有趣，但存在问题。在几何入口点处使用修饰符很简单，可以进行简单的弯曲 - 比方说，将每个y坐标偏移一定量，即使其数量是原因的函数。但这是一个一维变换，所以你不能用它来缠绕自身。 （它也会改变横截面。）最重要的是，着色器修改器在渲染时发生在GPU上，所以它们的效果是一种幻觉：SceneKit模型中的“真实”几何体仍然是一个圆柱体，所以像命中测试这样的功能适用于该功能，而不适用于变换几何。

使诸如螺旋之类的东西最好的解决方案可能是自定义几何 - 生成自己的顶点数据（SCNGeometrySource）。如果你遵循那个形状的definition，在螺旋上找到一组点的数学很简单。要在其周围包裹横截面，请按照Frenet formulas在螺旋线上的每个点处创建局部坐标系。然后制作一个索引缓冲区（SCNGeometryElement）将所有这些点拼接成一个带有三角形或三角形的表面。 （好吧，围绕着一个深刻的话题，这是一个很大的手势，但是一个完整的教程对于答案来说太大了，尽管这应该足以成为一个面包屑导航，尽管......）

Answer 2

以下是一些可能有所帮助的起点。

一种方法是使用更多的气瓶并使其更短。这与SCNGeometry原语上各种segmentCount属性背后的原理是一样的。我们可以看到当前链接版本的截图吗？

如果增加heightSegmentCount，则可以使用此处列出的方法：scenekit, how to bend an object。

我刚看了一下SCNShape。我以为你可以使用着色器修改器将挤出的形状变形为圆形横截面。但SCNShape似乎没有公开段数属性，我认为您需要创建足够的挤出段以获得更好的外观。 chamferRadius和chamferProfile属性看起来很有趣。我想知道你是否可以使用这些来创建一个看起来不错的挤压件。