Sprite Kit 场景

构建场景

 

对于场景的使用，你已经学过了很多的东西。这里对重要的事实再快速回顾一下：

· 场景（SKScene对象），用来提供SKView对象要渲染的内容。

· 场景的内容被创建成树状的节点对象。场景是根节点。

· 在场景由视图呈现时，它运行动作并模拟物理，然后渲染节点树。

· 你可以通过子类化SKScene类创建自定义的场景。

心中有了这些基本概念之后，是时候来学习更多关于节点树和建设场景的知识了。

 

节点给子节点提供坐标系

 

当一个节点被放置在节点树中时，它的position属性把它定位在由它的父节点提供的坐标系内。Sprite Kit在iOS和OS X中使用相同的坐标系。图4-2展示了Sprite Kit的坐标系。与UIKit或AppKit一样，坐标值用点来测量；如果必要，在渲染场景时会把点转换为像素。正数的x坐标在右边而正数的y坐标在屏幕上方。

图4-1  SpriteKit坐标系

Sprite Kit还有一个标准的旋转约定（rotation convention）。图4-2展示了相反的坐标约定。弧度为0的角指定正x轴。沿反时针方向是正角度。

图4-2  旋转坐标约定

当你的仅使用Sprite Kit代码时，一致的坐标系意味着你可以轻松地在游戏的iOS和OS X版本之间共享代码。然而，它更意味着当你编写特定OS专用（OS-specific）的用户界面代码时，你可能需要在操作系统的视图坐标约定与Sprite Kit坐标系之间进行转换。最常见的情况就是使用iOS视图，它们有一个不同的坐标约定。

只有某些节点包含内容

不是所有的节点都绘制内容。例如，SKSpriteNode类绘制一个精灵，但SKNode类不画任何东西。读取某个指定节点对象的frame属性，你就可以知道它是否绘制内容。节点在父节点的坐标系中绘制，frame代表了它在该坐标系中的可视区域。如果节点绘制内容，frame具有一个非零的尺寸。对于场景，frame总是反映场景坐标空间中的可见部分。

如果一个节点有绘制内容的后代节点，节点的子树也有可能提供内容，即使它本身并不提供任何内容。你可以调用节点的calculateAccumulatedFrame方法来检索一个矩形，它包括整个绘制节点及它所有后代的区域。

创建场景

场景由视图来呈现。它的很多属性对视图如何呈现场景都有影响。这些属性允许你定义场景的原点位置和场景的尺寸。如果场景的尺寸与视图不匹配，你还可以定义场景缩放方式以适合视图。

 

场景的尺寸定义其可见区域

在场景首次初始化时，它的size属性由指定初始化器配置。场景的尺寸以点为单位指定场景中可见部分的尺寸。这只用于指定场景的可见部分。树中的节点可以定位在该区域之外，这些节点仍由场景处理，但被渲染器（renderer）忽略。

 

使用锚点在视图中定位场景的坐标系

缺省情况下，一个场景的原点被放置在视图的左下角上，如图4-3中所示。因此，一个场景初始化为宽1024和高768，在左下角是原点(0,0)，右上角坐标是(1024,768)。frame包含(0,0)-(1024,768)。

场景的position属性被Scene Kit忽略，因为场景始终是一个节点树的根节点。它的默认值是CGPointZero，且你不能改变它。但是，你可以通过设置场景的anchorPoint属性移动它的原点。锚点在单位坐标空间中指定，并选择封闭视图中的一个点。

图4-3  默认锚一个场景是在左下角的视图

锚点的默认值是CGPointZero，放置于左下角。场景的可见坐标空间是从(0,0)到(width，hight) 。对于不滚动场景内容的游戏，默认的锚点是最有用的。

锚点第二模式（second-mode）的值通常是(0.5,0.5)，在中间的视图，如图4-4中所示，把场景的原点定在视图的中心。场景的可视坐标空间是从(-width/2,-hight/ 2)到(width/2,hight/2)。当你想轻松地相对屏幕的中心定位节点时，把场景的锚点定在中心是最有用的，比如一个滚动游戏。

图4-4  移动锚点到视图的中心

总结一下，anchorPoint和size属性用来计算场景的frame，frame包含了场景的可见部分。

 

缩放场景的内容以适合视图

场景渲染后，它的内容被复制到呈现视图。如果视图和场景的尺寸相同，则内容可以直接复制到视图中。如果两者不一样，那么场景会被缩放以适合视图。scaleMode属性决定内容如何缩放。

当你设计游戏时，你应该决定处理场景的size和scaleMode属性的战略。以下是一些最常见的策略：

· 以恒定尺寸实例化场景，并且永远不改变它。必要时允许Sprite Kit把内容缩放到视图。这场样景有一个可预见的坐标系统和frame。然后，你的美术资产和游戏逻辑可以基于这个坐标系。

· 调整游戏中的场景的尺寸。在必要的地方，调整你的游戏逻辑和美术资产来匹配场景的尺寸。

· 将scaleMode属性设置为SKSceneScaleModeResizeFill。Sprite Kit会自动调整场景的尺寸，使其始终与视图的尺寸相匹配。在必要的地方，调整你的游戏逻辑和美术资产来匹配场景的尺寸。

 

当你计划使用一个恒定尺寸的场景，清单4-1展示了一个典型的实现。与你在“深入Sprite Kit”中创建的例子一样，这个代码指定了第一次呈现场景时要执行的方法。这个方法配置场景的属性，包括它的缩放模式，然后添加内容。在此示例中，缩放模式被设置为SKSceneScaleModeAspectFit，它在两个维度上以相同的比例缩放内容，并确保所有的场景的内容都可见。在必要的地方，这种模式会添加黑边（etterboxing）。

清单4-1 对一个固定尺寸的场景使用缩放模式

 - (void)createSceneContent {     
 
    self.scaleMode = SKSceneScaleModeAspectFit;     
 
    self.backgroundColor = [SKColor blackColor];  
 
     / /在这里添加更多的场景内容... 
 
} 

如果你希望在运行时改变场景的尺寸，那么应该用初始的场景尺寸来确定要使用的美术资产，以及任何依赖于场景尺寸的游戏逻辑。你的游戏应该重写场景的didChangeSize:方法，每当场景变化尺寸时会调用此方法。当这个方法被调用时，你应该更新场景的内容，以匹配新的尺寸。

 

创建节点树

 

你可以通过创建节点之间的父子关系的方式来创建节点树。每个节点维护一个有序的子节点列表，可以通过读取节点的children属性进行引用。子节点在树中的顺序会影响场景处理的多个方面，包括碰撞测试（[font=ê@˜ø\7f|ÿ]hit testing）和渲染。所以，适当地组织节点树是很重要的。

表4-1列出了构建节点树最常用的方法。完整的方法列表在SKNode类参考中提供。

表4-1  操作节点树的常用方法

方法    描述

addChild: 添加一个节点到接收者的子节点列表的末尾。

insertChild:atIndex: 插入一个孩子到接收者的子节点列表中的特定位置。

 removeFromParent 从父节点中移除接收节点。

 

当你需要直接调整节点树，可以使用表4-2中的属性查看（[font=ê@˜ø\7f|ÿ]uncover）树的结构。

表4-2  横移节点树

 属性  描述

children  接收节点的子节点所形成的SKNode对象数组。

parent  如果该节点是另一个节点的子节点，这个属性指向父节点。否则，它为nil。

scene  如果该节点包含在场景中的任何地方，它返回作为节点树的根的场景节点。否则，它为nil。

                  

理解节点树的绘制顺序

场景渲染的标准行为遵循以下一对简单的规则：

· 父节点先绘制自身的内容再渲染子节点。

· 子节点以它们在子节点数组中的顺序依次渲染。

图4-5展示了如何渲染有三个子节点的节点。

图4-5   父节点在子节点前绘制

在你在“深入Sprite Kit”写的代码中，创建了一个场景，还有一个飞船和多们岩石。两个灯被指定为飞船的子节点，而飞船和岩石又是场景的子节点。因此，场景用以下方式渲染其内容：

1. 场景渲染它本身，清除内容为它的背景色。

2. 场景渲染飞船节点。

3. 飞船节点渲染它的子节点，即飞船上的灯光。

4. 场景渲染岩石节点，它们在场景的子节点数组中的飞船节点后出现。

 

重要提醒：SKCropNode和SKEffectNode节点类轻微地改变了场景的渲染行为。它们不绘制自己的内容，而是改变它们的子节点在场景中的渲染方式。虽然如此，还是用相同的绘制顺序。要想了解更多信息，请参阅“使用其他节点类型”。

 

维护节点的子节点的顺序，有时会比你感兴趣的工作还要多。给每个节点一个明确的深度值并允许Sprite Kit管理你的绘制顺序，会更容易。你可以使用节点的zPosition属性这样做。当一个节点创建时，zPosition的属性设为0.0。通过设置节点的z轴位置，相对于它的同级节点，你让它更靠近或更远离顶层的渲染顺序。下面是z轴位置添加后场景的渲染方式：

· 父节点先绘制自身的内容再渲染子节点（不变）。

· 父节点渲染子节点从z值最大的孩子开始，并从z值最小的孩子结束。所以，z轴位置表示从子节点到一个假想的摄像机（[font=ê@˜ø\7f|ÿ]camera）位置的距离。

· 如果两个子节点有相同的z值，则在数组中较早出现的那个先绘制。

 

图4-5展示了有三个子节点的节点。通常情况下，子节点将按它们出现在子节点数组的顺序依次渲染。然而，在这种情况下，这三个节点有自定义的深度值，导致它们以不同的顺序渲染。

图4-6  子节点按深度顺序渲染。

碰撞测试的顺序与绘制顺序相反

当Sprite Kit处理场景内的触摸或鼠标事件时，它在场景中查找想接受该事件的最接近节点。如果该节点不想处理事件，则检查下一个最接近的节点，依此类推。处理碰撞测试的顺序基本上是绘制顺序的反方向：

1. 父节点只在它的子节点传给它后才接受事件。

2. 子节点从最小的z值到最大的z值进行处理。

3. 如果两个子节点有相同的z值，先测试数组中后出现的那个。

在碰撞测试中要考虑一个节点，它的userInteractionEnabled属性必须设置为YES。场景节点以外的任何节点的默认值都是NO。要接收事件的节点需要从它的父类（iOS上的UIResponder 和OS X上的NSResponder）实现适当的响应方法。这是你在Sprite Kit中必须实现特定平台的代码为数不多的地方之一。

有时候，你也想直接查找节点，而不是依赖于标准的事件处理机制。Sprite Kit允许你问一个节点是否有任何的后代节点与坐标系的特定点相交。调用nodeAtPoint:方法找到的第一个与该点相交的后代节点，或使用nodesAtPoint:方法接收与该点相交所有节点的数组。

 

使用节点的深度来添加其他效果

Sprite Kit只使用zPosition的值来确定碰撞测试和绘制顺序。但是，你可以使用你指定的值来实现自己的游戏特效。例如，你可以：

· 使用的节点的深度来确定节点在屏幕上移动的速度。通过增加不同深度的节点，你可以模拟视差滚动（[font=ê@˜ø\7f|ÿ]parallax scrolling）。

· 使用节点的深度来影响它渲染的方式。

 

搜索节点树

通过组织树中的节点来确定精确的场景渲染顺序，而不是通过那些节点在你游戏中扮演的角色。正因为如此，SKNode类提供了name属性。你可以命名一个节点，以区别于树中的其他节点，然后搜索这些节点。

节点的名称应该是没有任何标点的字母数字字符串。清单4-2展示了你可以如何命名三个不同的节点来区分它们彼此。

清单4-2 命名一组节点

playerNode.name = @“player”;     
 
monsterNode1.name = @“goblin”;     
 
monsterNode2.name = @“ogre”; 

 

当你的命名游戏的节点时，你应该决定名称是否是唯一的。如果你决定一个节点名是唯一的，那么该名字就是为了识别该节点而不是其他。另一方面，如果节点的名字不是你的游戏中唯一的，它通常代表了相关节点的集合。例如，在清单4-2中，可能游戏中有多个小妖精，你或许想用相同的名称识别它们。但玩家可能是游戏中唯一的节点。

在你的应用程序中，节点名称通常有两个目的：

· 你可以根据节点的名称编写自己的实现游戏逻辑的代码。例如，两个物理对象碰撞时，你可能会使用节点名称来确定碰撞如何影响游戏。

· SpriteKit还为你提供了一些强大的工具来搜索场景内的节点。

SKNode类实现了搜索节点树的两种方法：

· childNodeWithName:方法搜索节点的子节点，直到找到一个匹配的节点，然后停止并返回该节点。这种方法通常用于对具有唯一名称的节点进行搜索。

· enumerateChildNodesWithName:usingBlock:方法搜索节点的子节点，并在找到的每个匹配的节点调用一次block。当你想找到的所有节点共享同一个名称时，你可以使用此方法。

清单4-3展示了在你的场景类上你可以如何创建方法来查找玩家??节点。

清单4-3 寻找玩家节点

    - (SKNode *)playerNode    {        
 
    return [self childNodeWithName:@“player”];     
 
} 

当这个方法在场景上调用时，场景搜索它的子节点（且仅搜索子节点）中名称属性匹配搜索字符串的节点，然后返回这个节点。当指定搜索字符串时，你可以指定节点的名称或类的名称。例如，如果你为玩家节点创建了自己的子类，并把它命名为PlayerSprite，那么你可以指定PlayerSprite作为搜索字符串代替player；它将返回相同的节点。

 

高级搜索

默认的搜索只搜索一个节点的子节点，而且必须完全匹配节点或类的名称。然而，Sprite Kit提供了一个表达式搜索语法，允许你进行更高级的搜索。例如，你可以像之前一样做同样的搜索，但搜索整个场景树。或者你可以搜索节点的子节点，但匹配某个模式，而不需要精确匹配。

表4-3描述了不同的语法选项。搜索使用常见的正则表达式语义。

表4-3  搜索语法选项

 语法   描述

  /   当放在搜索字符串的开头时，这表示应该对树的根节点进行搜索。

  //   当放在搜索字符串的开头时，这指定搜索应从根节点开始，并在整个节点树中递归进行。这在搜索字符串之外的其他地方都是不合法的。

  ..  这表明搜索应该向上移到该节点的父节点中进行。

  /  当放在搜索字符串的开头以外的任何地方时，这表明搜索应该移到节点的子节点中进行。

  *  搜索匹配零个或多个字符。

  [以逗号或破折号分隔的字符]  搜索将匹配括号内包含的任意字符。

  字母和数字字符  搜索只匹配指定的字符。

                                   

表4-4展示了一些有用的搜索字符串来帮助你入门。

表4-4  搜索示例

搜寻字串 描述

  /MyName 搜索根节点的子节点并匹配名为MyName的任何节点。

//* 这个搜索字符串匹配场景中的每一个节点。

  //MyName/..  搜索整个场景并匹配每个名为MyName的节点的父节点。

  A[0-9] 搜索节点的子节点并返回任何命名为A0，A1，...，A9的子节点。

  Abby/Normal 搜索节点的孙子节点并返回任何名称是Normal且其父节点名为Abby的节点。

  //Abby/Normal 搜索整个场景并返回任何名称是Normal且其父节点名为Abby的节点。

 

节点的很多属性适用于它的后代

 

当你改变一个节点的属性，效果往往传播到该节点的后代。净效果是一个子节点的渲染不仅基于它自身的属性，也基于它祖先的属性。

表4-5  属性影响节点的后代

  属性  描述

  xScale,yScale 节点的坐标系通过这两个因素缩放。该属性影响坐标转换、节点的frame、绘制和碰撞测试。它的后代也同样地缩放。

  zRotation 节点的坐标系通过这个因素旋转。该属性影响坐标转换、节点的frame、绘制和碰撞测试。它的后代也同样地缩放。

  alpha 如果该节点是使用混合模式渲染的，混合操作发生之前alpha值会乘以任意alpha值。它的后代也同样受到影响。

  hidden 如果一个节点是隐藏的，它和它的所有后代都不渲染。

  speed  一个节点处理动作的速度与该值相乘。它的后代也同样受到影响。                         

 

坐标空间之间的转换

 

在使用节点树时，有时你需要把位置从一个坐标空间转换到另一个。例如，当你指定物理系统中的关节（[font=ê@˜ø\7f|ÿ]joints），关节位置被指定在场景坐标。所以，如果你在本地坐标系有那些点，你需要将它们转换为场景的坐标空间。

清单4-4展示了如何将一个节点的位置转换到场景坐标系中。场景被要求进行转换。记住一个节点的位置在它父节点的坐标系统中指定，所以代码传递node.parent作为要转换的节点。你可以通过调用convertPoint:toNode:方法执行反向的相同转换。

清单4-4转换节点到场景坐标系统

CGPoint positionInScene = [node.scene convertPoint:node.position fromnode:node.parent]; 

你需要进行坐标转换的一个情况是在执行事件处理的时候。鼠标和触摸事件需要从window坐标转换到视图坐标，并从那里进入场景。为了简化你需要写的代码， Sprite Kit增加了一些方便的方法：

· 在iOS上，使用UITouch对象的locationInNode:和previousLocationInNode:将触摸位置转换到节点的坐标系。

· 在OS X上，使用NSEvent对象的locationInNode:方法，将鼠标事件转换到节点的坐标系。