[SceneKit专题]20-仿水果忍者小游戏Geometry-Fighter

说明

本系列文章是对<3D Apple Games by Tutorials>一书的学习记录和体会

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01-Scenes场景

在Xcode主菜单中选择File > New > Project.

选择iOS/Application/Game模板,点击Next

输入项目名GeometryFighter,选择Swift语言, SceneKit游戏技术,Universal设备类型, 去掉单元测试的勾,点击Next:

下一步,清理不需要的文件. 删除art.scnassets文件夹. 清理GameViewController.swift文件中的内容:

import UIKit
import SceneKit
class GameViewController: UIViewController {override func viewDidLoad() {super.viewDidLoad()}override var shouldAutorotate: Bool {
return true
}override var prefersStatusBarHidden: Bool {
return true
} }
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然后在viewDidLoad()前面添加:

var scnView: SCNView!
复制代码

再在prefersStatusBarHidden()下方添加:

func setupView() {scnView = self.view as! SCNView
}
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并在Main.storyboard中将view类型设置为SCNView.

继续添加属性:

var scnScene: SCNScene!
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在setupView()下方接着写:

func setupScene() {scnScene = SCNScene()scnView.scene = scnScene
}
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在viewDidLoad()中调用这些方法:

 setupView()setupScene()
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从Resources中找到游戏图标,拖放到Assets.xcassets中

此时运行游戏,看到的是黑屏.

02-Nodes节点

从resources文件夹中拖放GeometryFighter.scnassets到我们的项目中,选中Copy items if needed, Create Groups还有我的项目GeometryFighter,点击Finish.

在项目中选中素材文件,可以查看详情

下面添加启动屏幕.

先点击Assets.xcassets,拖放GeometryFighter.scnassets/Textures/Logo_Diffuse.png到AppIcon下面.

再点击LaunchScreen.storyboard,选中view,设置背景为深蓝色:

从右下的媒体库中,拖放Logo_Diffuse到view中,设置Content Mode为Aspect Fit:

添加约束:

运行一下:

添加游戏中的背景图片

在GameViewController.swift中setupScene()方法的底部添加:

 scnScene.background.contents = "GeometryFighter.scnassets/Textures/
Background_Diffuse.png"
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运行一下

添加摄像机

打开GameViewController.swift,在scnScene下方添加新属性:

var cameraNode: SCNNode!
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并在setupScene()方法下方添加:

func setupCamera() {// 1cameraNode = SCNNode()// 2cameraNode.camera = SCNCamera()// 3cameraNode.position = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: 10)// 4scnScene.rootNode.addChildNode(cameraNode)
}
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其中:

创建一个空节点并赋值到cameraNode.
创建一个新的SCNCamera对象,并赋值给cameraNode的camera属性.
设置摄像机位置(x:0, y:0, z:10).
添加cameraNode到场景中,作为场景根节点的一个子节点.

完成后,在viewDidLoad()方法中,setupScene()方法后面调用:

setupCamera()
复制代码

添加几何体

添加一个新文件,命名为setupCamera()

打开并更改内容如下:

import Foundation
// 1
enum ShapeType:Int {case box = 0case spherecase pyramidcase toruscase capsulecase cylindercase conecase tube
// 2static func random() -> ShapeType {let maxValue = tube.rawValuelet rand = arc4random_uniform(UInt32(maxValue+1))return ShapeType(rawValue: Int(rand))!
} }
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代码含义:

创建一个新的枚举名为ShapeType,用来表示各种不同形状.
定义一个static方法名为random(),用来产生随机的ShapeType.

在GameViewController.swift中,setupCamera()方法下面,添加:

func spawnShape() {// 1var geometry:SCNGeometry// 2switch ShapeType.random() {default:
// 3geometry = SCNBox(width: 1.0, height: 1.0, length: 1.0,chamferRadius: 0.0)
}
// 4let geometryNode = SCNNode(geometry: geometry)// 5scnScene.rootNode.addChildNode(geometryNode)
}
复制代码

代码含义:

创建一个占位几何体,稍后会用到.
定义一个switch语句来处理ShapeType.random()中返回的形状.暂时我们只添加一个立方体形状,其他的稍后添加.
创建一个SCNBox对象并储存在geometry中.
创建一个SCNNode实例,命名为geometryNode.构造器使用geometry参数来自动创建一个节点并将几何体附加在上面.
将节点添加到场景的根节点上.

还需要在viewDidLoad()中调用一下,放在setupCamera()后面:

spawnShape()
复制代码

运行一下,看到一个白方块:

因为立方体节点是从spwnSpape()创建的,会位于场景的(x:0, y:0, z:0).我们又是从cameraNode节点来观察场景的,摄像机节点位置是在(x:0, y:0: z:10),所以正好立方体正好出现在屏幕中间.

为了更方便观察,我们可以打开视图的内置属性,给GameViewController.swift中的setupView()方法再添加几行:

// 1
scnView.showsStatistics = true
// 2
scnView.allowsCameraControl = true
// 3
scnView.autoenablesDefaultLighting = true
复制代码

代码含义:

showStatistics会在屏幕底部启动一个实时的统计面板.
allowsCameraControl能让你用手势(单指轻扫,双指轻扫,双指捏合,双击)控制摄像机的位置.
autoenablesDefaultLighting则创建一个泛光灯来照亮你的场景.

运行一下,看起来好多了!

03-Physics物理效果

导入游戏工具类

拖放GameUtils文件夹到我们的项目中,点击Finish:

物理效果

打开GameViewController.swift,在spawnShape()中的创建geometryNode代码之后添加一行:

 geometryNode.physicsBody =SCNPhysicsBody(type: .dynamic, shape: nil)
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shape传nil,会自动根据显示的形状创建一个物理形体.

运行一下,会看到随机产生的几何体,自动掉落下去了,这是因为SceneKit的场景会自动打开重力:

添加力

在spawnShape()中的创建geometryNode代码之后添加一行:

// 1
let randomX = Float.random(min: -2, max: 2)
let randomY = Float.random(min: 10, max: 18)
// 2
let force = SCNVector3(x: randomX, y: randomY , z: 0)
// 3
let position = SCNVector3(x: 0.05, y: 0.05, z: 0.05)
// 4
geometryNode.physicsBody?.applyForce(force,at: position, asImpulse: true)
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代码含义:

创建两个随机的浮点数代表力的x分量和y分量.用到的正是我们添加进项目中的工具类.
用这些随机数来创建一个向量代表这个力.
创建另一个向量来表示力施加的位置.这个位置是故意稍微偏离中心一些的,这样就能让物体旋转起来.
通过调用applyForce(direction: at: asImpulse:)方法将力应用到geometryNode的物理形体上.

运行一下,物体凭空出现后,受到力的作用被抛向空中,飞翔之后,最终受到重力影响下落.

添加更多效果

现在物体是在屏幕中间凭空出现,效果很不好,我们只需要修改摄像机的位置就可以改善.在setupCamera()中更改位置:

cameraNode.position = SCNVector3(x: 0, y: 5, z: 10)
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下面,还可以给几何体添加一些随机颜色.在spawnShape()方法中添加一行,在创建geometry之后中, 创建geometryNode之前:

geometry.materials.first?.diffuse.contents = UIColor.random()
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运行一下,物体就有了漂亮的颜色:

04-Render Loop渲染循环

创建

在GameViewController.swift中,添加SCNSceneRendererDelegate协议,并实现协议方法:

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

在此之前,还要先成为视图的代理.在setupView()方法的末尾添加一行:

scnView.delegate = self
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此时,已经可以删除viewDidLoad()中对spawnShape()的调用了.运行一下:

可以发现,创建的太多了,场面几乎失控了.我们需要控制一下创建几何体的时间间隔.

在cameraNode下方添加一个新属性:

var spawnTime: TimeInterval = 0
复制代码

然后替换renderer(_:updateAtTime:)方法中的内容:

// 1
if time > spawnTime {spawnShape()
// 2spawnTime = time + TimeInterval(Float.random(min: 0.2, max: 1.5))
}
复制代码

代码含义:

检查time(当前系统的时间),如果大于spawnTime就产生一个新的形状,否则,什么也不做.
创建一个物体后,更新spawnTime来决定下一次创建的时机.下一次创建时间应该是在当前时间上增加一个随机量.

运行一下.

移除子节点

spawnShape()方法一直不停地创建新的节点并添加到场景中,但是却没有移除,仅仅是掉落出视线而已.虽然SceneKit有些优化能让场景继续运行下去不卡顿,但我们仍然需要将不要的节点移除掉.

在spawnShape()下方,添加几行:

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

代码含义:

循环遍历场景的根节点.
这里需要注意,因为物理效果模拟此时正在进行中,所以我们不能简单取物体的position来表示它的真实位置,此时的position反应的是动画开始前的位置.SceneKit在动画期间保存了对象的副本,并用副本来执行动画.要想得到动画进行过程中的实际位置,需要使用presentationNode属性.
让一个物体消失.

在renderer(_: updatedAtTime:)方法中调用cleanScene()方法:

cleanScene()
复制代码

还有一个问题需要处理.默认情况下,SceneKit在没有动画时会进入"暂停"状态.我们可以启用SCNView实例的playing属性来阻止它.

在setupView()的最后,添加下面的代码:

scnView.isPlaying = true
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运行一下,旋转看看物体下落到哪里消失的.

05-Particle Systems粒子系统

运动尾迹

创建一个新分组

命名为Particles,右击分组选择New File,选择iOS/Resource/SceneKit Particle System模板,点击Next继续:

接下来,在Particle system template中选择Fire类型,点击Next.保存为Tail.scnp并点击Create.然后你会看到这样的场景:

在右侧配置粒子系统的属性如下:

配置完成后的最终效果如下,如果你看到的不一样,试着旋转一下摄像机:

在GameViewController.swift类中添加下面的代码:

// 1
func createTrail(color: UIColor, geometry: SCNGeometry) ->SCNParticleSystem {// 2let trail = SCNParticleSystem(named: "Trail.scnp", inDirectory: nil)!// 3trail.particleColor = color
// 4trail.emitterShape = geometry
// 5return trail
}
复制代码

代码含义:

定义一个方法createTrail(_: geometry:)接收color和geometry参数来创建粒子系统.
从先前创建的文件里加载粒子系统.
根据传入的颜色修改粒子的颜色.
用传入的几何体参数来指定发射器的形状.
返回新创建的粒子系统.

进入spawnShape()中,找到设置材质颜色的代码,用常量保存起来:

 let color = UIColor.random()
geometry.materials.first?.diffuse.contents = color
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下一步,在spawnShape()中,在添加力到geometryNode的物理形体上之后,添加下面的代码:

 let trailEmitter = createTrail(color: color, geometry: geometry)
geometryNode.addParticleSystem(trailEmitter)
复制代码

运行一下:

抬头显示面板

给GameViewController.swift中添加一个新属性,放在spawnTime后面:

var game = GameHelper.sharedInstance
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在GameViewController最底部,createTail()方法后面,添加下面的方法:

func setupHUD() {game.hudNode.position = SCNVector3(x: 0.0, y: 10.0, z: 0.0)scnScene.rootNode.addChildNode(game.hudNode)
}
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其中我们是从帮助文件库中调用的game.hudNode.

下一步,我们需要调用setupHUD().在viewDidLoad()方法的底部添加一行:

setupHUD()
复制代码

我们还需要不断更新显示的内容.在renderer(_: updateAtTime:)方法底部,调用game.updateHUD():

game.updateHUD()
复制代码

运行一下,屏幕上方就出现了抬头显示面板:

触摸处理

在我们处理触摸事件之前,我们需要标识出每个物体.最简单的方法就是给他们起个名字.

在spawnShape()中添加下面的代码,放在添加粒子系统之后:

if color == UIColor.black {geometryNode.name = "BAD"
} else {geometryNode.name = "GOOD"
}
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下一步,在GameViewController中, setupHUD()之后,添加下列方法:

func handleTouchFor(node: SCNNode) {if node.name == "GOOD" {game.score += 1node.removeFromParentNode()} else if node.name == "BAD" {game.lives -= 1node.removeFromParentNode()}
}
复制代码

下一步,在GameViewController中, handleTouchFor(_:)之后,添加下列方法:

override func touchesBegan(_ touches: Set<UITouch>, with event: UIEvent?)
{
// 1let touch = touches.first!// 2let location = touch.location(in: scnView)// 3let hitResults = scnView.hitTest(location, options: nil)// 4if let result = hitResults.first {
// 5handleTouchFor(node: result.node)}
}
复制代码

代码含义:

拿到可用的touch.此处如果玩家用了多根手指就会有多个touch.
从屏幕坐标转换到scnView的坐标.
hitTest(_: options:)返回一个SCNHitTestResult对象数组,代表着从用户触摸点发出的射线碰到的所有物体.
检查第一个结果是否可用.
将第一个碰到的节点传递给触摸处理方法,它可以计算增加分数或减少生命值.

最后一步,需要禁用摄像机控制:

scnView.allowsCameraControl = false
复制代码

运行一下,用手指触摸就会毁灭!

爆炸粒子效果

再创建一个粒子效果,命名为Explode.scnp.尝试着自己配置一下,让它看起来像这样:

可以用下面的图片作为参考:

可以在projects/challenge/ GeometryFighter文件夹中找到已经完成的Explode.scnp文件.

接着还需要将这个效果用起来.在GameViewController中, touchesBegan(_: withEvent)方法后面,添加下面的代码:

// 1
func createExplosion(geometry: SCNGeometry, position: SCNVector3,rotation: SCNVector4) {// 2let explosion =SCNParticleSystem(named: "Explode.scnp", inDirectory:nil)!explosion.emitterShape = geometryexplosion.birthLocation = .surface// 3let rotationMatrix =SCNMatrix4MakeRotation(rotation.w, rotation.x,rotation.y, rotation.z)let translationMatrix =SCNMatrix4MakeTranslation(position.x, position.y,position.z)let transformMatrix =SCNMatrix4Mult(rotationMatrix, translationMatrix)// 4scnScene.addParticleSystem(explosion, transform: transformMatrix)
}
复制代码

代码含义:

createExplosion(_: position: rotation:)接收三个参数:geometry定义了粒子效果的形状,position和rotation帮助放置爆炸效果到场景中.
加载Explode.scnp,将其用作发射器.发射器使用geometry作为emitterShape,这样粒子就可以从形状的表面发射出来.
创建旋转矩阵和平移矩阵,相乘得到复合变换矩阵.
调用addParticleSystem(_: wtihTransform)将爆炸效果添加到场景中.

在handleTouchFor(_:)中添加两次下面的代码-"good"分支一次,"bad"分支一次.添加在移除节点之前:

createExplosion(geometry: node.geometry!,  position: node.presentation.position,rotation: node.presentation.rotation)
复制代码

这里,我们又使用了presentation,因为物理效果模拟正在移动节点.

运行一下,点击爆炸!

这个效果可以在projects/ challenge/GeometryFighter文件夹中找到.

彩蛋

为了让游戏更好玩,还可以添加很多彩蛋效果,比如:

游戏状态管理:比如点击开始游戏,暂停/开始,游戏结束等.
启动闪屏:根据游戏状态提供不同的效果.
声音效果:根据玩家的操作,提供声音反馈
摄像机抖动:剧烈爆炸会产生剧烈冲击波,添加摄像机抖动来模拟冲击波效果.

这些效果都可以在projects/juiced/GeometryFighter文件夹中找到最终完成品.打开尝试一下吧.