SCNMaterial学习

这个知识点既重要又不那么重要又很重要。摊手。

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简单说，这个属性就是给geometry贴图。（下文中的“贴图”，就是material的意思）

每个SCNMaterial有8个视觉特性，分别对应在明暗过程中不同的贴图效果。每个视觉特性，都是SCNMaterialProperty的一个实例，可以提供一个颜色或纹理等2D内容。SCNMaterial的lightingModelName也会影响到渲染的最终效果。详见下文。

可以使用firstMaterial或者materials属性添加一个或多个贴图。多个几何图形可以用相同的贴图，这样修改贴图就可以同时改变所有使用它的几何。

创建贴图

+ (instancetype)material;

创建一个新的贴图，它的8个视觉特性的默认值参见下文“视觉特性配置”。

+ (instancetype)materialWithMDLMaterial:(MDLMaterial *)mdlMaterial;

根据MDLMaterial对象创建贴图。

选择阴影模型

@property(nonatomic, copy) SCNLightingModel lightingModelName;

光影渲染方式，详见下。

typedef NSString *SCNLightingModel;

渲染贴图的灯光和阴影算法的常数。

Lighting model examples
SCNLightingModelPhysicallyBased：基于现实的抽象效果。
SCNLightingModelPhong：将ambient、diffuse和specular结合起来，用Phong公式计算的效果。
SCNLightingModelLambert：只包含ambient和diffuse的效果。
SCNLightingModelConstant：只包含ambient的效果。
SCNLightingModelBlinn：将ambient、diffuse和specular结合起来，用Blinn-Phong公式计算的效果。

视觉特性配置

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *diffuse;

漫射效果。
漫射的意思是光的数量和颜色均匀地反映在几何表面的每一点上。它与视角没有关系，可以理解成是设置基础颜色或纹理。设置方法为diffuse.content，下同。
默认情况下是白色。下图显示的是一个实例，它的其他视觉特性使用的默认值。

Adding a diffuse texture to a material
场景中最终的渲染效果会根据所有视觉特性、灯光和其他的相关属性共同决定。

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *ambient;

环境效果。
就是贴图在在环境灯里映射出的效果。如果场景里没有SCNLightTypeAmbient的灯光，那这个属性将没有效果。
默认情况下是深灰色。修改ambient不是在场景中被灯光照亮，而是直接使贴图变成对应的颜色或纹理。贴图默认对散射光和环境光是相同的，locksAmbientWithDiffuse默认值为YES。
如下图：

Adding an ambient color to a material

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *specular;

镜面效果。
用来模拟光泽，可以通过shininess属性来调整镜面的锐度。
默认情况下是黑色，贴图看起来是阴暗无光泽的。将specular设置成亮色，会让表面看起来闪闪发光。当你将图片设置给specular时，图片中每个像素点的亮度决定了贴图上对应点的光泽。
如图：

Adding a specular map to a material

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *normal;

轮廓效果。
模拟轮廓效果需要每个点的方向信息。通常，geometry对象上自带了这些信息，但是这限制了表面轮廓的细节，因为一个几何形状只能为每个顶点提供一个法向量。如果增加顶点数，又会增加性能成本。
此外，也可以使用纹理图片来提供这些信息。由于图片纹理可以储存比几何图形更详细的表面信息，我们可以用normal属性来模拟粗糙的表面，比如石头，浮雕等。
默认情况下是白色。将normal设置成纯色，将根据几何形状进行渲染；将normal设置成图片或其他纹理图，将自动设置贴图的litPerPixel=YES。
如图：

Adding a normal map to a material

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *reflective;

反射效果。
SceneKit不会渲染对象在场景中的真实映射，我们可以通过reflective来模拟这个效果。
默认情况下是白色，不会有反射的效果。将reflective设置成纯色将只会给贴图添加一层均匀的阴影，要想有反射效果，需要设置成图片或其他纹理图。
如图：

Adding a reflective environment map to a material

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *emission;

发光效果。
可以利用图片纹理来模拟表面发光的效果。不是说把贴图当做光源，而是指发出的光不依赖与光源。想要创建一个看起来发光的对象，需要将几何图形和发光纹理与其他的光源结合起来。
默认情况下是黑色，没有发光效果。将emission设置成纯色只会均匀地增加与光源无关的颜色，要想有发光效果，需要设置成图片或其他纹理图，发光的部分用亮色，其他区域用暗色。
如图：

Adding an emissive map to a material

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *transparent;

透明效果。
这个属性可以选择性地让部分贴图透明。可以使用transparency属性来调整整体的透明度，或者使用SCNNode的opacity属性来调整节点上的所有内容。
默认情况下为黑色，表示完全不透明。将transparent设置成任何纯色，会根据颜色的不透明度来整体淡化贴图。想要让部分贴图透明，需要设置成图片或其他纹理图，然后根据alpha通道调整透明或不透明的区域。
如下图：

Adding a transparent texture to a material

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *multiply;

后期效果。
在贴图的其他视觉特性与灯光以及其他相关的场景元素结合之后，将每个渲染的像素与multiply属性提供的颜色相乘，渲染出最终的效果。可以使用
默认情况下是白色，表示没有后期效果。
如下图：

Adding a multiply color to a material

以上，8个视觉特性介绍完毕。下面还有一些其他特性

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *ambientOcclusion;

环境遮罩。
将一个环境遮罩纹理映射到表面。如果场景中没有环境光（SCNLightTypeAmbient），这个属性没有效果。
如果这个属性不是nil，SceneKit会忽略ambient属性。

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *selfIllumination;

自照明。
这个属性适用于所有贴图。对于某些贴图来说，让它们自照明是很有必要的，比如光源被遮住的时候，如果设置了selfIllumination，它们可以通过其他的光来渲染效果。

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *metalness;

金属材质。
可以把这个属性理解成折射指数。越高的值(越亮的颜色)会使表面看起来越有金属感。
仅在lightingModelName=SCNLightingModelPhysicallyBased 时适用。

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *roughness;

平滑度。
可以把这个属性理解成细节，比如表面的突起或裂缝。通过这个属性有助于亮度的计算，可以更真实地在粗糙或光滑的表面渲染效果。
仅在lightingModelName=SCNLightingModelPhysicallyBased 时适用。

@property(nonatomic, readonly) SCNMaterialProperty *displacement;

displacement

这个是iOS11的新特性，API没有说明，我也没用过。以后再补充。

自定义贴图

@property(nonatomic, copy) NSString *name;

贴图的名字。

@property(nonatomic) CGFloat shininess;

镜面效果的锐度。
详见上文的specular。

@property(nonatomic) CGFloat fresnelExponent;

反射效果的反射率。
详见上文的reflective。

@property(nonatomic) CGFloat transparency;

透明效果的透明度。
详见上文的transparent。

@property(nonatomic) SCNTransparencyMode transparencyMode;

用来计算透明度的模式。

typedef enum SCNTransparencyMode : NSInteger {
    SCNTransparencyModeAOne = 0,
    SCNTransparencyModeRGBZero = 1,
    SCNTransparencyModeSingleLayer = 2,
    SCNTransparencyModeDualLayer = 3,
    SCNTransparencyModeDefault = SCNTransparencyModeAOne
} SCNTransparencyMode;

SCNTransparencyModeAOne：从颜色的alpha通道获取透明度信息。1是不透明。默认值。
SCNTransparencyModeRGBZero：从颜色的亮度中获取透明度信息。0是不透明。
SCNTransparencyModeDualLayer、SCNTransparencyModeSingleLayer也是iOS11新特性，API还没有说明。

@property(nonatomic, getter=isLitPerPixel) BOOL litPerPixel;

是否会每个点单独照明。详见上文normal。
默认YES，将提供更好的呈现效果，但是比较耗性能。改成NO会在几何图形的每个顶点进行照明。可以提高渲染性能。

@property(nonatomic, getter=isDoubleSided) BOOL doubleSided;

是不是渲染两面。
几何图形分为内、外两面。根据几何和相机的位置决定哪一面是可见的。
默认NO，只渲染外表面，改为YES后，将渲染内外两面，此时从几何内部仍然可以观察的渲染效果。

@property(nonatomic) SCNCullMode cullMode;

剔除模式，就是不渲染哪一面。

typedef enum SCNCullMode : NSInteger {
    SCNCullModeBack = 0,
    SCNCullModeFront = 1
} SCNCullMode;

通常情况下，几何的内表面封闭在几何图形内，是不可见的。因此渲染内表面并没有明显的效果，还会消耗性能。
该属性的默认值是SCNCullBack，即不渲染内表面。测试发现，当doubleSided==YES时，这个属性无效。

@property(nonatomic) SCNBlendMode blendMode;

混合模式。贴图像素和其他的像素颜色混合的模式。

typedef enum SCNBlendMode : NSInteger {
    SCNBlendModeAlpha = 0,
    SCNBlendModeAdd = 1,
    SCNBlendModeSubtract = 2,
    SCNBlendModeMultiply = 3,
    SCNBlendModeScreen = 4,
    SCNBlendModeReplace = 5,
    SCNBlendModeMax = 6
} SCNBlendMode;

SCNBlendModeAlpha：默认值，将两个像素的颜色值相乘。
SCNBlendModeAdd：将源颜色添加到目标颜色上。类似发光的效果。
SCNBlendModeSubtract：从目标颜色中减去源颜色。
SCNBlendModeMultiply：将源颜色与背景颜色相乘。
SCNBlendModeScreen：将源颜色的反色与目标颜色的反色相混合。
SCNBlendModeReplace：用源颜色替换目标颜色，忽略alpha。

@property(nonatomic) BOOL locksAmbientWithDiffuse;

是否让环境光与漫射光相同。
在模拟真实灯光时，通常物体表面会有单一的基础颜色或者纹理。
当这个属性为NO时就没有这个限制，可以使用diffuse属性提供一种颜色或纹理，用ambient属性提供另一种颜色或纹理。
当这个属性是YES，或者在SCNLightingModelPhysicallyBased模式时，将忽略ambient属性，以确保只会有一种颜色或纹理。
这个属性在OS X v10.9以前默认值是NO，之后的版本是YES。

@property(nonatomic) BOOL writesToDepthBuffer;

在渲染贴图时是否产生深度信息。
默认值是YES。

@property(nonatomic) BOOL readsFromDepthBuffer;

在渲染贴图时是否使用深度信息。
默认值是YES。

@property(nonatomic) SCNColorMask colorBufferWriteMask;

typedef enum SCNColorMask : NSInteger {
    SCNColorMaskNone = 0,
    SCNColorMaskRed = 0x1 << 3,
    SCNColorMaskGreen = 0x1 << 2,
    SCNColorMaskBlue = 0x1 << 1,
    SCNColorMaskAlpha = 0x1 << 0,
    SCNColorMaskAll = 0xf
} SCNColorMask;

@property(nonatomic) SCNFillMode fillMode;

typedef enum SCNFillMode : NSUInteger {
    SCNFillModeFill = 0,
    SCNFillModeLines = 1
} SCNFillMode;

以上几个属性也是iOS11新特性，API还没有说明。

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综上，其实苹果自己对自己的API也不太上心，都没完全完成就发布了。以上部分API自己也并没有理解透彻，如有理解不正确的地方，感谢斧正。