SceneKit中SCNNode远离屏幕中心时出现扭曲变形问题

构建SceneKit俯视视角场景，相机位于SCNVector3(0.0, 0.0, 100.0)，拍摄平面上滚动的单个球体：

• 球体初始处于屏幕中心时显示完全正常：
  
• 球体距离屏幕中心越远，扭曲拉伸效果越明显，靠近屏幕边缘时会被拉伸为蛋形：
  

核心复现代码如下：
球体节点配置：

let ballNode = SCNNode()
let sphereGeometry = SCNSphere(radius: MainData.screenWidth*0.005)
let targetMaterial = SCNMaterial()

targetMaterial.diffuse.contents = UIColor.red
sphereGeometry.materials = [targetMaterial]
sphereGeometry.firstMaterial?.diffuse.contents = targetMaterial
ballNode.geometry = sphereGeometry
ballNode.geometry?.firstMaterial?.lightingModel = .phong
ballNode.position = SCNVector3(0.0,0.0,20.0)
        
ballNode.physicsBody = SCNPhysicsBody(type: SCNPhysicsBodyType.dynamic, shape: SCNPhysicsShape.init(node: ballNode))
ballNode.physicsBody?.categoryBitMask = CollisionTypes.dynamicObjects
ballNode.physicsBody?.collisionBitMask = CollisionTypes.staticObjects
ballNode.physicsBody?.contactTestBitMask = CollisionTypes.nothing
ballNode.physicsBody?.isAffectedByGravity = true
ballNode.physicsBody?.allowsResting = false
        
scnView.scene?.rootNode.addChildNode(ballNode)

承载平面（实际为SCNBox节点）配置：

let platform = SCNNode()
let platformGeometry = SCNBox(width: MainData.screenWidth, height: MainData.screenHeight, length: 2.0, chamferRadius: 0.0)

platform.geometry = platformGeometry

platform.physicsBody = SCNPhysicsBody(type: SCNPhysicsBodyType.static, shape: SCNPhysicsShape.init(node: platform))
platform.physicsBody?.categoryBitMask = CollisionTypes.staticObjects
platform.physicsBody?.collisionBitMask = CollisionTypes.dynamicObjects
platform.physicsBody?.contactTestBitMask = CollisionTypes.nothing
platform.physicsBody?.isAffectedByGravity = false
platform.physicsBody?.allowsResting = true

scnView.scene?.rootNode.addChildNode(platform)

该变形是透视投影的广角畸变效果，属于3D渲染的正常光学现象，和球体、平面的节点配置、物理模拟都没有关系：

• SceneKit的SCNCamera默认使用透视投影，默认视场角约60度，等效于日常使用的广角镜头。当相机距离渲染平面较近、需要覆盖大尺寸可视范围时，视场边缘的物体会出现明显的径向拉伸，和现实中广角镜头拍摄画面边缘物体变形的原理完全一致。
• 当前配置下，相机与球体的z轴间距仅为80，承载平面尺寸为全屏宽高，球体移动到平面边缘时，和相机视轴的夹角已经很大，透视投影的拉伸效果就会把正球形拉成蛋形；球体处于屏幕中心时刚好落在视轴上，因此没有畸变，显示正常。

根据俯视滚球的场景需求，二选一即可：

• 方案1：改用正交投影（最适配俯视角类游戏需求）
  正交投影没有近大远小和边缘畸变，所有位置的物体渲染比例完全一致，只需修改相机配置：

  guard let cameraNode = scnView.pointOfView else { return }
  // 开启正交投影
  cameraNode.camera?.usesOrthographicProjection = true
  // 调整正交缩放值适配平面尺寸，可根据实际显示效果微调
  cameraNode.camera?.orthographicScale = Double(MainData.screenWidth) / 6.0
  // 保持原有相机位置即可
  cameraNode.position = SCNVector3(0, 0, 100)
  

• 方案2：保留透视投影，模拟长焦镜头效果
  如果需要保留透视的近大远小效果，可以缩小相机视场角同时拉远相机位置，大幅降低边缘畸变：

  guard let cameraNode = scnView.pointOfView else { return }
  // 缩小视场角到30度以内，畸变会基本不可见
  cameraNode.camera?.fieldOfView = 30
  // 拉远相机保证可视范围依然覆盖整个平面，z值可根据实际效果微调
  cameraNode.position = SCNVector3(0, 0, 250)
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者West1