SceneKit applyTorque

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  SceneKit 使用每个节点的两个版本：模型节点定义静态行为，表示节点实际上涉及动态行为并在屏幕上使用。这个分区镜像了 Core Animation 中使用的分区，并启用了隐式动画等功能(你可以在其中执行诸如 set node.position之类的操作并让它为新值设置动画，而不需要代码的其他部分查询node.position必须处理中间值动画)。

  物理在表示节点上运行，但在场景空间中的某些 cases--like 这个 one--takes 输入。

  但是，表示节点和场景之间的唯一区别在于坐标空间，因此您需要做的就是将矢量从表示空间转换为场景空间。 (场景的根节点不应该通过物理，动作或飞行动画进行转换，因此 model-scene 空间和 presentation-scene space.)之间没有实际区别。为此，请使用 SceneKit 提供的坐标转换方法之一，例如convertPosition:fromNode： 。

  这是一个 Swift 游乐场，展示了你的困境：

  import Cocoa
  import SceneKit
  import XCPlayground
  
  // Set up a scene for our tests
  let scene = SCNScene()
  let view = SCNView(frame: NSRect(x: 0, y: 0, width: 500, height: 500))
  view.autoenablesDefaultLighting = true
  view.scene = scene
  let cameraNode = SCNNode()
  cameraNode.camera = SCNCamera()
  cameraNode.position = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: 5)
  scene.rootNode.addChildNode(cameraNode)
  XCPShowView("view", view)
  
  // Make a pyramid to test on
  let node = SCNNode(geometry: SCNPyramid(width: 1, height: 1, length: 1))
  scene.rootNode.addChildNode(node)
  node.physicsBody = SCNPhysicsBody.dynamicBody()
  scene.physicsWorld.gravity = SCNVector3Zero // Don't fall off screen
  
  // Rotate around the axis that looks into the screen
  node.physicsBody?.applyTorque(SCNVector4(x: 0, y: 0, z: 1, w: 0.1), impulse: true)
  
  // Wait a bit, then try to rotate around the y-axis
  node.runAction(SCNAction.waitForDuration(10), completionHandler: {
      var axis = SCNVector3(x: 0, y: 1, z: 0)
      node.physicsBody?.applyTorque(SCNVector4(x: axis.x, y: axis.y, z: axis.z, w: 1), impulse: true)
  })
  

  第二次旋转有效地旋转金字塔围绕屏幕 y-axis，而不是金字塔的 y-axis - 穿过金字塔顶点的金字塔。正如你所指出的那样，它在第一次轮换之前绕着金字塔的 y-axis 旋转; i.e。场景的 y-axis(不受物理影响)，而不是表示节点(通过物理旋转)。

  要修复它，请插入以下行(在以var axis开头的行之后)：

  axis = scene.rootNode.convertPosition(axis, fromNode: node.presentationNode())
  

  对convertPosition:fromNode：的调用说“给我一个场景坐标空间中的矢量，它等于 presentation-node 空间中的这个”。当您在转换轴周围应用扭矩时，它会有效地转换回演示节点的空间以模拟物理，因此您可以看到它围绕您想要的轴旋转。

  ---

  更新：有一些坐标空格错误，但最终结果几乎相同。

  回复于 2024-05-13T14:33:34+08:00
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  不幸的是，rickster 提供的解决方案对我不起作用:(

  试图解决这个难题，我创造了(我相信的)一个非常 sub-standard 解决方案(更多的概念证明)。它涉及在我想要找到的轴上创建(null)对象，然后我使用它们的位置来找到与轴对齐的向量。

  因为我有一个相当复杂的场景，我从 COLLADA 文件加载它。在该文件中，我已经建模了一个简单的坐标三脚架：三个正交的圆柱体，顶部有锥体(可以更容易地看到正在发生的事情)。

  然后我将这个三脚架物体约束到我试图施加扭矩的物体上。这样我就有了一些对象，它允许我在我试图施加扭矩的对象的 presentationNode 的轴上检索两个点。然后我可以使用这两个点来确定应用扭矩的矢量。

  // calculate orientation vector in the most unimaginative way possible
  
  // retrieve axis tripod objects. We will be using these as guide objects.
  // The tripod is constructed as a cylinder called "Xaxis" with a cone at the top.
  // All loaded from an external COLLADA file.
  
  SCNNode *XaxisRoot = [scene.rootNode childNodeWithName:@"XAxis" recursively:YES];
  SCNNode *XaxisTip = [XaxisRoot childNodeWithName:@"Cone" recursively:NO];
  
  // To devise the vector we will need two points. One is the root of our tripod,
  // the other is at the tip. First, we get their positions. As they are constrained
  // to the _rotatingNode, presentationNode.position is always the same .position
  // because presentationNode returns position in relation to the parent node.
  
  SCNVector3 XaxisRootPos = XaxisRoot.position;
  SCNVector3 XaxisTipPos = XaxisTip.position;
  
  // We then convert these two points into _rotatingNode coordinate space. This is
  // the coordinate space applyTorque seems to be using.
  
  XaxisRootPos = [_rotatingNode convertPosition:XaxisRootPos fromNode:_rotatingNode.presentationNode];
  XaxisTipPos = [_rotatingNode convertPosition:XaxisTipPos fromNode:_rotatingNode.presentationNode];
  
  // Now, we have two *points* in _rotatingNode coordinate space. One is at the center
  // of our _rotatingNode, the other is somewhere along it's Xaxis. Subtracting them
  // will give us the *vector* aligned to the x axis of our _rotatingNode
  
  GLKVector3 rawXRotationAxes = GLKVector3Subtract(SCNVector3ToGLKVector3(XaxisRootPos), SCNVector3ToGLKVector3(XaxisTipPos));
  
  // we now normalise this vector
  GLKVector3 normalisedXRotationAxes = GLKVector3Normalize(rawXRotationAxes);
  
  //finally we are able to apply toque reliably
  [_rotatingNode.physicsBody applyTorque:SCNVector4Make(normalisedXRotationAxis.x,normalisedXRotationAxis.y,normalisedXRotationAxis.z, 500) impulse:YES];
  

  正如你可能看到的，我在 SceneKit 中相当缺乏经验，但即使我可以看到很多 easier/optimised 解决方案确实退出，但我无法找到它:(

  回复于 2024-05-13T14:33:34+08:00
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  我最近遇到了同样的问题，如何将扭矩从物体的局部空间转换为applyTorque方法所需的世界空间。使用节点的convertPosition:toNode和fromNode方法的问题在于它们也将节点的转换应用于转矩，因此这仅在节点为 0,0,0 时才有效。这些方法的作用是将 SCNVector3 视为具有 1.0 的 w 分量的 vec4。我们只想应用旋转，换句话说，我们希望 vec4 的 w 分量为 0.与 SceneKit 不同，GLKit 为我们希望 vec3s 乘以的方式提供了 2 个选项：

  GLKMatrix4MultiplyVector3在哪里

  输入向量被视为具有 w-component 0.0 的 4-component 向量。

  和GLKMatrix4MultiplyVector3WithTranslation在哪里

  输入向量被视为具有 w-component 1.0 的 4-component 向量。

  我们想要的是前者，只是轮换，而不是翻译。

  所以，我们可以往返 GLKit。例如，将局部 x 轴(1,0,0)(例如俯仰旋转)转换为施加扭矩所需的全局轴，将如下所示：

  let local = GLKMatrix4MultiplyVector3(SCNMatrix4ToGLKMatrix4(node.presentationNode.worldTransform), GLKVector3(v: (1,0,0)))
      node.physicsBody?.applyTorque(SCNVector4(local.x, local.y, local.z, 10), impulse: false)
  

  然而，更多的 Swiftian 方法是为 mat4 * vec3 添加一个*运算符，它将 vec3 视为具有 0.0 w 组件的 vec4。像这样：

  func * (left: SCNMatrix4, right: SCNVector3) -> SCNVector3 { //multiply mat4 by vec3 as if w is 0.0
      return SCNVector3(
          left.m11 * right.x + left.m21 * right.y + left.m31 * right.z,
          left.m12 * right.x + left.m22 * right.y + left.m32 * right.z,
          left.m13 * right.x + left.m23 * right.y + left.m33 * right.z
      )
  }
  

  虽然这个算子假设我们希望我们的 vec3s 如何成倍增加，但我的理由是，由于convertPosition方法已经将 w 视为 1，因此使用*运算符也是多余的。

  您还可以添加一个 mat4 * SCNVector4 运算符，让用户明确选择他们是否希望 w 为 0 或 1。

  因此，我们可以写下：而不是从 SceneKit 往返到 GLKit。

  let local = node.presentationNode.worldTransform * SCNVector3(1,0,0)
      node.physicsBody?.applyTorque(SCNVector4(local.x, local.y, local.z, 10), impulse: false)
  

  您可以使用此方法通过一次applyTorque调用在多个轴上应用旋转。所以说如果你有棒输入你希望棒上的 x 是偏航(局部 yUp-axis)和棒上的 y 是俯仰(局部 x-axis)，但是 flight-sim 样式“向下拉回/向上”，那么你可以设置为SCNVector3(input.y, -input.x, 0)

  回复于 2024-05-13T14:33:34+08:00