使用 SceneKit 在两点之间绘制一条线

Question

我有两个 SCNVector3 类型的点（我们称它们为 pointA 和 pointB）。我想在他们之间画一条线。似乎应该很容易，但找不到方法。

我看到两个选项，都有问题：

使用半径非常小的SCNCylinder，长度为|pointA-pointB|然后定位/旋转它。

使用自定义 SCNGeometry 但不确定如何；也许必须定义两个三角形来形成一个非常薄的矩形？

似乎应该有一种更简单的方法可以做到这一点，但我似乎找不到。

编辑：使用三角形方法可以在 (0,0,0) 和 (10,10,10) 之间画一条线：

CGFloat delta = 0.1;
SCNVector3 positions[] = {  SCNVector3Make(0,0,0),
    SCNVector3Make(10, 10, 10),
    SCNVector3Make(0+delta, 0+delta, 0+delta),
    SCNVector3Make(10+delta, 10+delta, 10+delta)};
int indicies[] = {
    0,2,1,
    1,2,3
};

SCNGeometrySource *vertexSource = [SCNGeometrySource geometrySourceWithVertices:positions count:4];
NSData *indexData = [NSData dataWithBytes:indicies length:sizeof(indicies)];
SCNGeometryElement *element = [SCNGeometryElement geometryElementWithData:indexData primitiveType:SCNGeometryPrimitiveTypeTriangles primitiveCount:2 bytesPerIndex:sizeof(int)];
SCNGeometry *line = [SCNGeometry geometryWithSources:@[vertexSource] elements:@[element]];

SCNNode *lineNode = [SCNNode nodeWithGeometry:line];
[root addChildNode:lineNode];

但是有问题：由于法线，你只能从一侧看到这条线！从另一边是看不见的。此外，如果“delta”太小，您根本看不到这条线。事实上，从技术上讲，它是一个矩形，而不是我想要的线，如果我想绘制多条连接线，这可能会导致小的图形故障。

Answer 1

这是一个简单的 Swift 扩展：

extension SCNGeometry {
    class func lineFrom(vector vector1: SCNVector3, toVector vector2: SCNVector3) -> SCNGeometry {
        let indices: [Int32] = [0, 1]

        let source = SCNGeometrySource(vertices: [vector1, vector2])
        let element = SCNGeometryElement(indices: indices, primitiveType: .Line)

        return SCNGeometry(sources: [source], elements: [element])

    }
}

Answer 2

有很多方法可以做到这一点。

如上所述，您的自定义几何方法有一些缺点。您应该能够通过为其材质赋予doubleSided 属性来纠正它从一侧不可见的问题。不过，您仍然可能会遇到二维问题。

您还可以修改自定义几何图形以包含更多三角形，从而获得具有三个或更多边的管形，而不是扁平矩形。或者只在几何源中有两个点，然后使用 SCNGeometryPrimitiveTypeLine 几何元素类型让 Scene Kit 在它们之间绘制一条线段。 （尽管使用线条绘制渲染样式时不会像使用阴影多边形那样灵活。）

您还可以使用您提到的SCNCylinder 方法（或任何其他内置原始形状）。请记住，几何图形是在它们自己的本地（又名模型）坐标空间中定义的，Scene Kit 相对于节点定义的坐标空间解释该坐标空间。换句话说，您可以定义一个在所有维度上都是 1.0 单位宽的圆柱体（或盒子、胶囊或平面或其他任何东西），然后使用包含该几何图形的 SCNNode 的旋转/缩放/位置或变换使其变长，薄，并在你想要的两点之间伸展。 （另请注意，由于您的线条会很细，您可以减少所使用的任何内置几何图形的 segmentCounts，因为这些细节将不可见。）

另一个选项是SCNShape 类，它允许您从 2D Bézier 路径创建拉伸的 3D 对象。计算出正确的变换来得到一个连接任意两个点的平面听起来像是一些有趣的数学运算，但是一旦你这样做了，你就可以轻松地将你的点与你选择的任何形状的线连接起来。

Answer 3

下面从 (0, 0, 0) 到 (10, 10, 10) 的行的新代码。 我不确定它是否可以进一步改进。

SCNVector3 positions[] = {
    SCNVector3Make(0.0, 0.0, 0.0),
    SCNVector3Make(10.0, 10.0, 10.0)
};

int indices[] = {0, 1};

SCNGeometrySource *vertexSource = [SCNGeometrySource geometrySourceWithVertices:positions
                                                                          count:2];

NSData *indexData = [NSData dataWithBytes:indices
                                   length:sizeof(indices)];

SCNGeometryElement *element = [SCNGeometryElement geometryElementWithData:indexData
                                                            primitiveType:SCNGeometryPrimitiveTypeLine
                                                           primitiveCount:1
                                                            bytesPerIndex:sizeof(int)];

SCNGeometry *line = [SCNGeometry geometryWithSources:@[vertexSource]
                                            elements:@[element]];

SCNNode *lineNode = [SCNNode nodeWithGeometry:line];

[root addChildNode:lineNode];

Answer 4

这里有一个解决方案

class func lineBetweenNodeA(nodeA: SCNNode, nodeB: SCNNode) -> SCNNode {
    let positions: [Float32] = [nodeA.position.x, nodeA.position.y, nodeA.position.z, nodeB.position.x, nodeB.position.y, nodeB.position.z]
    let positionData = NSData(bytes: positions, length: MemoryLayout<Float32>.size*positions.count)
    let indices: [Int32] = [0, 1]
    let indexData = NSData(bytes: indices, length: MemoryLayout<Int32>.size * indices.count)

    let source = SCNGeometrySource(data: positionData as Data, semantic: SCNGeometrySource.Semantic.vertex, vectorCount: indices.count, usesFloatComponents: true, componentsPerVector: 3, bytesPerComponent: MemoryLayout<Float32>.size, dataOffset: 0, dataStride: MemoryLayout<Float32>.size * 3)
    let element = SCNGeometryElement(data: indexData as Data, primitiveType: SCNGeometryPrimitiveType.line, primitiveCount: indices.count, bytesPerIndex: MemoryLayout<Int32>.size)

    let line = SCNGeometry(sources: [source], elements: [element])
    return SCNNode(geometry: line)
}

如果您想更新线宽或与修改绘制线的属性相关的任何内容，您需要在 SceneKit 的渲染回调中使用其中一个 openGL 调用：

func renderer(aRenderer: SCNSceneRenderer, willRenderScene scene: SCNScene, atTime time: NSTimeInterval) {
    //Makes the lines thicker
    glLineWidth(20)
}

Answer 5

这是一个 swift5 版本：

func lineBetweenNodes(positionA: SCNVector3, positionB: SCNVector3, inScene: SCNScene) -> SCNNode {
    let vector = SCNVector3(positionA.x - positionB.x, positionA.y - positionB.y, positionA.z - positionB.z)
    let distance = sqrt(vector.x * vector.x + vector.y * vector.y + vector.z * vector.z)
    let midPosition = SCNVector3 (x:(positionA.x + positionB.x) / 2, y:(positionA.y + positionB.y) / 2, z:(positionA.z + positionB.z) / 2)

    let lineGeometry = SCNCylinder()
    lineGeometry.radius = 0.05
    lineGeometry.height = distance
    lineGeometry.radialSegmentCount = 5
    lineGeometry.firstMaterial!.diffuse.contents = GREEN

    let lineNode = SCNNode(geometry: lineGeometry)
    lineNode.position = midPosition
    lineNode.look (at: positionB, up: inScene.rootNode.worldUp, localFront: lineNode.worldUp)
    return lineNode
}

Answer 6

所以在你的 ViewController.cs 中定义你的向量点并调用一个 Draw 函数，然后在最后一行 - 它只是旋转它以查看点 b。

       var a = someVector3;
       var b = someOtherVector3;
       nfloat cLength = (nfloat)Vector3Helper.DistanceBetweenPoints(a, b);
       var cyclinderLine = CreateGeometry.DrawCylinderBetweenPoints(a, b, cLength, 0.05f, 10);
       ARView.Scene.RootNode.Add(cyclinderLine);
       cyclinderLine.Look(b, ARView.Scene.RootNode.WorldUp, cyclinderLine.WorldUp);

创建一个静态 CreateGeomery 类并将这个静态方法放在那里

        public static SCNNode DrawCylinderBetweenPoints(SCNVector3 a,SCNVector3 b, nfloat length, nfloat radius, int radialSegments){

         SCNNode cylinderNode;
         SCNCylinder cylinder = new SCNCylinder();
         cylinder.Radius = radius;
         cylinder.Height = length;
         cylinder.RadialSegmentCount = radialSegments;
         cylinderNode = SCNNode.FromGeometry(cylinder);
         cylinderNode.Position = Vector3Helper.GetMidpoint(a,b);

         return cylinderNode;
        }

您可能还希望在静态帮助程序类中使用这些实用程序方法

        public static double DistanceBetweenPoints(SCNVector3 a, SCNVector3 b)
        {
         SCNVector3 vector = new SCNVector3(a.X - b.X, a.Y - b.Y, a.Z - b.Z);
         return Math.Sqrt(vector.X * vector.X + vector.Y * vector.Y + vector.Z * vector.Z);
        }


    public static SCNVector3 GetMidpoint(SCNVector3 a, SCNVector3 b){

        float x = (a.X + b.X) / 2;
        float y = (a.Y + b.Y) / 2;
        float z = (a.Z + b.Z) / 2;

        return new SCNVector3(x, y, z);
    }

感谢我所有的 Xamarin c# 朋友。

Answer 7

这是一个使用独立于直线方向的三角形的解决方案。 它是使用叉积构造的，以获得垂直于线的点。所以你需要一个小的 SCNVector3 扩展，但它在其他情况下也可能会派上用场。

private func makeRect(startPoint: SCNVector3, endPoint: SCNVector3, width: Float ) -> SCNGeometry {
    let dir = (endPoint - startPoint).normalized()
    let perp = dir.cross(SCNNode.localUp) * width / 2

    let firstPoint = startPoint + perp
    let secondPoint = startPoint - perp
    let thirdPoint = endPoint + perp
    let fourthPoint = endPoint - perp
    let points = [firstPoint, secondPoint, thirdPoint, fourthPoint]

    let indices: [UInt16] = [
        1,0,2,
        1,2,3
    ]
    let geoSource = SCNGeometrySource(vertices: points)
    let geoElement = SCNGeometryElement(indices: indices, primitiveType: .triangles)

    let geo = SCNGeometry(sources: [geoSource], elements: [geoElement])
    geo.firstMaterial?.diffuse.contents = UIColor.blue.cgColor
    return geo
}

SCNVector3 扩展：

import Foundation
import SceneKit

extension SCNVector3
{
    /**
     * Returns the length (magnitude) of the vector described by the SCNVector3
     */
    func length() -> Float {
        return sqrtf(x*x + y*y + z*z)
    }

    /**
     * Normalizes the vector described by the SCNVector3 to length 1.0 and returns
     * the result as a new SCNVector3.
     */
    func normalized() -> SCNVector3 {
        return self / length()
    }

    /**
      * Calculates the cross product between two SCNVector3.
      */
    func cross(_ vector: SCNVector3) -> SCNVector3 {
        return SCNVector3(y * vector.z - z * vector.y, z * vector.x - x * vector.z, x * vector.y - y * vector.x)
    }
}