如何使用 SceneKit 漩涡场创建龙卷风效果答案

【问题标题】：How to use SceneKit vortex field to create a tornato effect如何使用 SceneKit 漩涡场创建龙卷风效果
【发布时间】：2018-09-01 14:35:03
【问题描述】：

在 SceneKit WWDC 2014 中，他们有一个具有这种效果的涡流场示例：

粒子系统看起来很像龙卷风，因为它以空心向内旋转。

但是，涡流场的文档没有关于如何实现此效果的信息。现在，我有这个：

// create the particle system
let exp = SCNParticleSystem()
exp.loops = true
exp.particleMass = 5
exp.birthRate = 10000
exp.emissionDuration = 10
exp.emitterShape = SCNTorus(ringRadius: 5, pipeRadius: 1)
exp.particleLifeSpan = 15
exp.particleVelocity = 2
exp.particleColor = UIColor.white
exp.isAffectedByPhysicsFields = true
scene.addParticleSystem(exp, transform: SCNMatrix4MakeRotation(0, 0, 0, 0))
// create the field 
let field = SCNPhysicsField.vortex()
field.strength = -5
field.direction = SCNVector3(x: 0, y: 1, z: 0)
let fieldNode = SCNNode()
fieldNode.physicsField = field
scene.rootNode.addChildNode(fieldNode)

这会产生这种效果：我在哪里俯视顺时针旋转的粒子，半径非常大。它看起来一点也不像龙卷风效果。如何创建这种效果？

【问题讨论】：

标签： swift scenekit

【解决方案1】：

你说龙卷风，我说龙卷风，让我们把整个事情都取消……

SceneKit WWDC 2014 演示/幻灯片是 sample code project，因此您可以亲眼看看他们是如何制作您在其中看到的任何效果的。在这种情况下，看起来“漩涡”演示实际上并没有使用vortexField API，而是使用自定义字段 API，它允许您在评估器块中提供自己的数学。（请参阅该块中的代码链接。）

您可以通过将涡旋（仅导致旋转）与径向重力（向内吸引）与线性重力（向下吸引）或其他一些组合（可能涉及电荷）相结合，在没有自定义字段的情况下获得类似的行为.但是您可能不得不尝试对参数进行相当多的调整。

【讨论】：

非常感谢！从来没有意识到他们把源放在网上。奇怪的是，他们如何在带有幻灯片的视频中说这是一个 vortexField，但它是一个自定义的（尽管它几乎是一个向内的 vortexField）。

【解决方案2】：

如果有人仍然对这个话题感兴趣 - 这是传说中的龙卷风效应的 Swift 5 实现。

这是一个创建龙卷风的示例函数。

func addTornadoPhysicsField() {
    
    // Tornado Particles Field Example
    guard let tornadoSystem = SCNParticleSystem(named: "tornado.scnp", inDirectory: nil) else { return }
    
    let emitterGeometry = SCNTorus(ringRadius: 1.0, pipeRadius: 0.2)
    emitterGeometry.firstMaterial?.transparency = 0.0
    
    let fieldAndParticleNode = SCNNode(geometry: emitterGeometry)
    fieldAndParticleNode.position = SCNVector3(0.0, 0.0, -20.0)
    
    tornadoSystem.emitterShape = emitterGeometry
    
    fieldAndParticleNode.addParticleSystem(tornadoSystem)
    
    yourScene.rootNode.addChildNode(fieldAndParticleNode)
    
    // Tornado
    let worldOrigin = SCNVector3Make(fieldAndParticleNode.worldTransform.m41,
                                     fieldAndParticleNode.worldTransform.m42,
                                     fieldAndParticleNode.worldTransform.m43)
    let worldAxis = simd_float3(0.0, 1.0, 0.0) // i.Ex. the Y axis
    
    // Custom Field (Tornado)
    let customVortexField = SCNPhysicsField.customField(evaluationBlock: { position, velocity, mass, charge, time in
        
        let l = simd_float3(worldOrigin.x - position.x, 1.0, worldOrigin.z - position.z)
        let t = simd_cross(worldAxis, l)
        let d2: Float = l.x * l.x + l.z * l.z
        let vs: Float = 27 / sqrt(d2) // diameter, the bigger the value the wider it becomes (Apple Default = 20)
        let fy: Float = 1.0 - Float((min(1.0, (position.y / 240.0)))) // rotations, a higher value means more turn arounds (more screwed, Apple Default = 15.0))
        return SCNVector3Make(t.x * vs + l.x * 10 * fy, 0, t.z * vs + l.z * 10 * fy)
        
    })
    
    customVortexField.halfExtent = SCNVector3Make(100, 100, 100)
    fieldAndParticleNode.physicsField = customVortexField // Attach the Field
    
}

其他配置选项：

最后这一切都会导致这样的结果：

注意：如果您想像真正的龙卷风一样移动静态龙卷风，则必须找到一种方法来为每个渲染器帧重新应用物理场。否则，评估块中使用的世界原点将不会移动，并且会扭曲您的龙卷风。

注意：您还可以将粒子/场节点拆分为两个彼此独立移动的不同节点。将场节点约束到粒子节点的位置，玩转影响因子（仍然需要每帧重新应用场）

有关自定义字段的更多信息，请查看here。

【讨论】：