有没有办法总是在别人面前画一个 SCNNode？

Posted 2023-03-23

技术标签:

【中文标题】有没有办法总是在别人面前画一个 SCNNode？【英文标题】：Is there a way to draw a SCNNode always in front of others? 【发布时间】：2015-08-05 06:07:22 【问题描述】：

我一直在尝试使用场景套件制作一个场景，其中指定的对象总是在其他对象的前面，尽管它实际上在其他对象的后面。与blender 中使用的类似效果。

显然，blender 使用 GUI 和大量数学来转换其他 2D 对象，但我需要在具有 SCNGeometry 的 SCNNode 中使用此效果，换句话说，当前位于场景中的 3D 对象。

我考虑过使用类别掩码，但在阅读了 Apple 的文档后，我意识到这对我正在寻找的效果不起作用。

有人知道在 SceneKit 中执行此操作的方法吗？或者更好的是，是否有可能做到这一点？

在此先感谢大家，感谢我从 StackExchange 获得的所有其他帮助！

【问题讨论】：

【参考方案1】：

正如我在之前的回答中所解释的，接受的答案不是最佳的，并且仅适用于广告牌、hud 和其他通常平坦的物体（不一定完全是 2D）。当使用 3D 对象并禁用从深度缓冲区和上图中的对象读取时，它不会从各个角度正确渲染。即 3D 对象需要从深度缓冲区中读取以检测其自身的像素和深度。综上所述，我给出了正确答案：

SCNTechnique

简而言之，渲染 2 个额外的通道。一个用于控制 Gizmo (DRAW_NODE)，另一个用于通过另一个通道（DRAW_QUAD，使用使用先前通道作为输入的着色器）将其与场景混合。

以下是该技术的 scntec.plist 内容：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">
<plist version="1.0">
<dict>
    <key>passes</key>
    <dict>
        <key>gizmoonly</key>
        <dict>
            <key>colorStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
                <key>clearColor</key>
                <string>0.5 0.5 0.5 0.0</string>
            </dict>
            <key>depthStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
            </dict>
            <key>inputs</key>
            <dict>
                <key>colorSampler</key>
                <string>COLOR</string>
            </dict>
            <key>outputs</key>
            <dict>
                <key>color</key>
                <string>gizmonode</string>
            </dict>
            <key>draw</key>
            <string>DRAW_NODE</string>
            <key>node</key>
            <string>movegizmo</string>
        </dict>
        <key>quadscene</key>
        <dict>
            <key>colorStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
                <key>clearColor</key>
                <string>sceneBackground</string>
            </dict>
            <key>depthStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
            </dict>
            <key>inputs</key>
            <dict>
                <key>totalSceneO</key>
                <string>COLOR</string>
                <key>a_texcoord</key>
                <string>a_texcoord-symbol</string>
                <key>gizmoNodeO</key>
                <string>gizmonode</string>
            </dict>
            <key>outputs</key>
            <dict>
                <key>color</key>
                <string>COLOR</string>
            </dict>
            <key>draw</key>
            <string>DRAW_QUAD</string>
            <key>program</key>
            <string>gizmo</string>
        </dict>
    </dict>
    <key>sequence</key>
    <array>
        <string>gizmoonly</string>
        <string>quadscene</string>
    </array>
    <key>targets</key>
    <dict>
        <key>totalscene</key>
        <dict>
            <key>type</key>
            <string>color</string>
        </dict>
        <key>gizmonode</key>
        <dict>
            <key>type</key>
            <string>color</string>
        </dict>
    </dict>
    <key>symbols</key>
    <dict>
        <key>a_texcoord-symbol</key>
        <dict>
            <key>semantic</key>
            <string>texcoord</string>
        </dict>
        <key>vertexSymbol</key>
        <dict>
            <key>semantic</key>
            <string>vertex</string>
        </dict>
    </dict>
</dict>
</plist>

下面是第二遍的顶点着色器：

attribute vec4 a_position;
varying vec2 uv;

void main() 
    gl_Position = a_position;
    uv = (a_position.xy + 1.0) * 0.5;

第二遍的片段着色器：

uniform sampler2D totalSceneO;
uniform sampler2D gizmoNodeO;

varying vec2 uv;

void main() 
    vec4 t0 = texture2D(totalSceneO, uv);
    vec4 t1 = texture2D(gizmoNodeO, uv);
    gl_FragColor = (1.0 - t1.a) * t0 + t1.a * t1;

Swift 代码：

if let path = NSBundle.mainBundle().pathForResource("scntec", ofType: "plist") 
            if let dico1 = NSDictionary(contentsOfFile: path)  
                let dico = dico1 as! [String : AnyObject]

                let technique = SCNTechnique(dictionary:dico)
                scnView.technique = technique

Objective-C 代码：

NSURL *url = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"scntec" withExtension:@"plist"];
SCNTechnique *technique = [SCNTechnique techniqueWithDictionary:[NSDictionary dictionaryWithContentsOfURL:url]];
    self.myView.technique = technique;

设置 Gizmo 节点的名称：

theGizmo.name = @"movegizmo";

【讨论】：

我知道这已经很老了。但是你能告诉我你是如何使用 2 着色器的吗？它们在 2 个不同的文件中吗？如何以及何时加载？你能帮忙吗？【参考方案2】：

所以，事实证明我找到了问题的答案（在 mnuages 的帮助下）。我只是想发布一个完整的答案。

就像 mnuages 建议的那样，我尝试将 readsFromDepthBuffer 和 writesToDepthBuffer 都设置为 false，并将节点的 renderingOrder 设置为一个高数字。它以错误的方式工作。它不是总是在前面，而是总是在每个物体的后面。得到如图所示结果的方法是只将readsFromDepthBuffer设置为false，并将立方体的renderingOrder设置为-1，否则无法绘制。

由于立方体和其他节点的材质将readsFromDepthBuffer和writesToDepthBuffer设置为默认值true，它仍然会在它后面的对象之前，在它前面的对象后面，换句话说，这将是正常的，只有箭头会按照我们想要的方式运行。

从图中可以看出，立方体前面的线条部分是可见的。后面的部分就不能这么说了。

编辑： 这只对我有用，因为在我的情况下，相机不必围绕对象旋转。如果无论摄像机角度如何，您都需要 Gizmo 始终在前面，则它不会起作用。检查接受的答案以获取有关如何实现该目标的解释，此外，simeon 对 Metal 实现的答案。

【讨论】：

这符合Apple's documentation 的writesToDepthBuffer 和readsFromDepthBuffer。 writesToDepthBuffer 的主要用例似乎是用于处理透明度。我发现具有透明度的对象可能会导致其后面的对象从某些角度消失，除非将透明对象的 SCNMaterial 的 writesToDepthBuffer 设置为 false。即便如此，我也看到了一些小故障，但这绝对有帮助。添加到我之前的评论中可能有点偏离主题，但事实证明，在我的透明对象上将 renderingOrder 设置为 -1 可以解决剩余的渲染问题。这对我来说有点无意义，我的意思是，文档建议只需将对象的 renderingOrder 设置为更大的数字并将其与适当的深度缓冲区设置相结合即可，但显然对象与其材质的 readFromDepthBuffer 属性设置为 false 只会在其他对象的前面有一个否定的 renderingOrder。请记住（正如 Xartec 所指出的），这种技术仅适用于与我的情况类似的情况，在这种情况下，场景总是只能从相同的角度可见。谢谢。我正在使用广告牌约束，在我的情况下，我必须将“readsFromDepthBuffer”设置为所有节点为假，并将渲染顺序设置为降序：0 表示第一个要绘制，后续的是 -1、-2、 -3 等【参考方案3】：

@Xartec 的答案是正确的方法。您基本上在透明背景上单独渲染 Gizmo，然后使用简单的着色器将其与场景混合。这是 Metal 的相同设置

Gizmo.metal

#include <metal_stdlib>
using namespace metal;

#include <SceneKit/scn_metal>

struct custom_vertex_t

    float4 position [[attribute(SCNVertexSemanticPosition)]];
    float4 normal [[attribute(SCNVertexSemanticNormal)]];
;

struct out_vertex_t

    float4 position [[position]];
    float2 uv;
;

vertex out_vertex_t gizmo_vertex(custom_vertex_t in [[stage_in]])

    out_vertex_t out;
    out.position = in.position;
    out.uv = float2((in.position.x + 1.0) * 0.5 , (in.position.y + 1.0) * -0.5);

    return out;
;

constexpr sampler s = sampler(coord::normalized,
                              r_address::clamp_to_edge,
                              t_address::repeat,
                              filter::linear);

fragment half4 gizmo_fragment(out_vertex_t vert [[stage_in]],
                              texture2d<float, access::sample> totalSampler [[texture(0)]],
                              texture2d<float, access::sample> gizmoSampler [[texture(1)]])


    float4 t0 = totalSampler.sample(s, vert.uv);
    float4 t1 = gizmoSampler.sample(s, vert.uv);

    return half4((1.0 - t1.a) * t0 + t1.a * t1);

GizmoTechnique.plist

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">
<plist version="1.0">
<dict>
    <key>passes</key>
    <dict>
        <key>pass_scene</key>
        <dict>
            <key>draw</key>
            <string>DRAW_SCENE</string>
            <key>inputs</key>
            <dict/>
            <key>outputs</key>
            <dict>
                <key>color</key>
                <string>color_scene</string>
            </dict>
            <key>colorStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
                <key>clearColor</key>
                <string>sceneBackground</string>
            </dict>
        </dict>
        <key>pass_gizmo</key>
        <dict>
            <key>colorStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
                <key>clearColor</key>
                <string>0 0 0 0</string>
            </dict>
            <key>depthStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
            </dict>
            <key>outputs</key>
            <dict>
                <key>color</key>
                <string>color_gizmo</string>
            </dict>
            <key>inputs</key>
            <dict/>
            <key>draw</key>
            <string>DRAW_NODE</string>
            <key>node</key>
            <string>transformGizmo</string>
        </dict>
        <key>mix</key>
        <dict>
            <key>colorStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
            </dict>
            <key>depthStates</key>
            <dict>
                <key>clear</key>
                <true/>
            </dict>
            <key>inputs</key>
            <dict>
                <key>totalSampler</key>
                <string>COLOR</string>
                <key>gizmoSampler</key>
                <string>color_gizmo</string>
            </dict>
            <key>outputs</key>
            <dict>
                <key>color</key>
                <string>COLOR</string>
            </dict>
            <key>draw</key>
            <string>DRAW_QUAD</string>
            <key>program</key>
            <string>doesntexist</string>
            <key>metalFragmentShader</key>
            <string>gizmo_fragment</string>
            <key>metalVertexShader</key>
            <string>gizmo_vertex</string>
        </dict>
    </dict>
    <key>sequence</key>
    <array>
        <string>pass_gizmo</string>
        <string>mix</string>
    </array>
    <key>targets</key>
    <dict>
        <key>color_gizmo</key>
        <dict>
            <key>type</key>
            <string>color</string>
        </dict>
    </dict>
    <key>symbols</key>
    <dict>
        <key>vertexSymbol</key>
        <dict>
            <key>semantic</key>
            <string>vertex</string>
        </dict>
    </dict>
</dict>
</plist>

【讨论】：

您的答案似乎更简单，但它源自 Xartec 的原始答案。所以我接受他的，并支持你的。像魅力一样工作。由于我在框架内使用它，我必须添加这行代码才能正确加载 Metal 库：scnView.technique!.library = try! view.device!.makeDefaultLibrary(bundle: frameworkBundle).【参考方案4】：

readsFromDepthBuffer 答案可能适用于显示图像中的角度，但如果您要旋转并查看不同的角度，您会看到 Gizmo 的轴从某些角度不正确地重叠。换句话说，当某个轴应该在它前面时，它会在另一个轴后面，这取决于渲染面的顺序。这显然是因为对象（材质）没有读取深度缓冲区，包括它已经渲染的部分。

一般来说，在主场景前渲染 SCNNode 的简单解决方案是在场景的 overlaySKScene 中使用 SK3DNode（具有自己的场景和深度缓冲区）。对于答案中图片中显示的场景，这将需要额外的代码来准确地旋转和定位 SK3DNode，因此它可能不是 OP 所寻找的，但这可能对发现此问题的其他人有所帮助。

【讨论】：

【参考方案5】：

SCNMaterial 公开了writesToDepthBuffer 和readsFromDepthBuffer，这将使您能够做到这一点（必要时与SCNNode 的renderingOrder 结合使用）

【讨论】：

我终于设法检查了您所说的内容。事实上，将你所说的选项从它的默认 True 值设置为 False，似乎是解决方案，因为我已经设法让我的对象总是被绘制在其他一些人的前面，但不是全部。我还没有弄清楚如何处理渲染顺序，因为我做错了什么。但是谢谢你:)【参考方案6】：

我不确定它是否有任何帮助，但我很高兴地发现，Apple 在他们的文档中描述的方法实际上效果很好。我有一个应该永久显示在所有其他对象面前的对象。将其渲染顺序（节点检查器）设置为更高的值（但对于所述节点来说都相同）并取消选中所有使用的材料的“读取深度”复选框（材料检查器）会导致所需的结果。所有其他对象的渲染顺序保持为零，不应用负顺序。我知道你在代码中需要这个，但也许你可以从中做点什么？

【讨论】：

谢谢！但五年前，当我尝试时，它不起作用。我找到了一个不理想的解决方案，如果相机旋转，它就不太好用，但那时我不需要相机围绕它旋转。这些天我什至无法验证您的建议，因为我不再拥有 Mac。我会支持你的回答，希望它可以帮助其他人。

以上是关于有没有办法总是在别人面前画一个 SCNNode？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

在 Xcode 的 IB 中设计一个 SCNNode

同时添加多个 SCNNode(s)

一个人躲起来

在 SceneKit 中缩放 SCNNode

原创pads layout 画多边形copper，出现Self-Intersecting Polygon，解决办法

SceneKit - 在另一个 SCNNode 上添加 SCNNode