C# 向量到四元数的旋转问题

Question

我有一个相当复杂的问题。本质上，我有一个跟踪玩家位置的对象，使用 LOS 算法始终飞向玩家当前位置。

但是我遇到了一个问题，因为我试图让对象向玩家的方向发射子弹。该对象使用纯矢量数学向玩家移动，但考虑到我的函数如何运作，子弹需要使用四元数。

那么，如果一个对象向玩家移动，我如何进行四元数旋转，子弹函数可以使用它来创建也向玩家移动且源为对象的子弹？

我绘制跟随玩家的对象的函数：

private void drawEnemy(GameTime gameTime)
{
    angle += 0.1f;

    velocity = Vector3.Normalize(xwingPosition - enemyPos) * 0.02f;

    enemyPos = enemyPos + velocity;
    enemyWorldMatrix = Matrix.CreateRotationY(angle) * Matrix.CreateTranslation(enemyPos);
    DrawObject(enemy, enemyWorldMatrix, viewMatrix, projectionMatrix);

    //enemyRotation = GetRotation(xwingPosition, enemyPos);

    //Quaternion additionalRot = Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(0, -1, 0), -0.1f) * Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(0, 1, 0), -0.1f);
    //enemyRotation *= additionalRot;

    double currentTime = gameTime.TotalGameTime.TotalMilliseconds;
    if (currentTime - enemyLastBulletTime > 1000)
    {
        EnemyBullet newBullet = new EnemyBullet();
        newBullet.position = new Vector3(enemyPos.X + 0.2f, 71, enemyPos.Z + 0.2f);
        newBullet.t = 0.01f;
        newBullet.proportion = newBullet.t / 120;
        newBullet.playerPosition = xwingPosition;
        newBullet.enemyPosition = enemyPos;
        newBullet.currentAccel = 0.025f;
        enemyBulletList.Add(newBullet);

        enemyLastBulletTime = currentTime;
    }
}

如您所见，它使用矢量数学来跟踪并朝玩家移动。

如您所见，我正在尝试创建项目符号。子弹使用我希望我正确创建的四元数旋转。

在我编写的第一个函数创建子弹后，我的更新子弹位置的函数。

private void UpdateEnemyBulletPositions()
{
    for (int i = 0; i < enemyBulletList.Count; i++)
    {
        EnemyBullet currentBullet = enemyBulletList[i];
        currentBullet.t += 0.01f;
        currentBullet.position = enemyPos + (Vector3.Normalize(currentBullet.playerPosition - currentBullet.enemyPosition) * currentBullet.proportion);
        MoveForward(ref currentBullet.position, currentBullet.rotation, 0.04f + (currentBullet.currentAccel));
        enemyBulletList[i] = currentBullet;

        BoundingSphere bulletSphere = new BoundingSphere(currentBullet.position, 0.05f);
        CollisionType colType = CheckCollision(bulletSphere);
        if (colType != CollisionType.None)
        {
            enemyBulletList.RemoveAt(i);
            i--;

            if (colType == CollisionType.Target)
                gameSpeed *= 1.05f;
        }
    }
}

xwingPosition 是玩家当前的位置。

enemyPos是跟随玩家的物体的当前位置

这个问题显示在我刚刚准备的这个 youtube 剪辑中......

http://www.youtube.com/watch?v=PnkCVKdfN9Y

我认为问题在于将 t 设置为总经过的毫秒数，而不是从 0 开始的计数器。问题是，我不知道每次制作子弹时如何从 0 开始计数器。

Answer 1

两点E和P之间的直线轨迹（代表敌人和玩家的3d向量）可以用以下公式计算：

T(t) = E + t*(P-E)

其中 t 是一个从 0 到 1 变化的系数（用于子弹动画）。

这是您可以构建的基础。但是，您可能希望子弹的射程有限。如果是这种情况，您可以执行以下操作：

1. 计算子弹的方向：D = P-E
2. 计算其长度：len = sqrt(Dx^2 + Dy^2 + Dz^2)。其中Dx为D等的x坐标，^2表示平方
3. 标准化方向向量ND = (1/len)*D。 （只需将每个坐标除以len）

现在，在ND 中，您将有一个长度为 1 的向量，朝向敌人到玩家的方向。每次发射子弹时，都应该分配一个存储结构：

• 当前ND
• 子弹发射的位置（即E，敌人的当前位置）
• 计数器 t = 0

在游戏的每个循环中，对于每个“活着”的子弹（以下是伪代码）：

bullet.t += 1
if(bullet.t < maxNumberOfCyclesABulletLives){
  bPos = bullet.E + bullet.t * coefficient * bullet.ND // coefficient is the distance the bullet should move in each cycle
  if(bPos touches P){
    damageToPlayer()
    releaseTheStructureForThisBullet()
  }
  else drawBulletInPosition(bPos) // depending on your gaming library, you may have to erase it from the previous position
}
else{
  makeTheBulletExplode()
  releaseTheStructureForThisBullet() //or rather return it to a pool, where it can be reused
}

顺便说一句，你的游戏看起来很酷。一旦你发布它，我希望有一个免费的副本;-)