如何在 SceneKit 中移动旋转的 SCNNode？

Question

下图显示了一个应在 X 轴和 Z 轴上水平移动的旋转框。 Y 应保持不受影响以简化场景。该框也可能是相机的 SCNNode，所以我猜此时投影没有意义。

假设我们想要将框沿红色箭头的方向移动。如何使用 SceneKit 实现这一点？

红色箭头表示框的-Z方向。它还向我们展示了它不平行于相机的投影或显示为网格的深灰色线的全局轴。

我的最后一种方法是平移矩阵和旋转矩阵的乘积，从而产生一个新的变换矩阵。那么我是否必须将当前转换添加到新转换中？

如果是，SceneKit 函数在哪里添加矩阵，如 SCNMatrix4Mult 进行乘法运算，还是我必须使用 Metal 自己编写？

如果没有，我在矩阵计算中遗漏了什么？

我不想使用GLKit。

Answer 1

所以我的理解是，您希望框节点沿其自己的 X 轴（而不是其父 X 轴）移动。并且由于 Box Node 是旋转的，它的 X 轴与它的父节点的 X 轴不对齐，所以你在两个坐标系之间进行转换时遇到了问题。

节点层次结构是

parentNode
    |
    |----boxNode // rotated around Y (vertical) axis

使用变换矩阵

沿它自己的 X 轴移动boxNode

// First let's get the current boxNode transformation matrix
SCNMatrix4 boxTransform = boxNode.transform;

// Let's make a new matrix for translation +2 along X axis
SCNMatrix4 xTranslation = SCNMatrix4MakeTranslation(2, 0, 0);

// Combine the two matrices, THE ORDER MATTERS !
// if you swap the parameters you will move it in parent's coord system
SCNMatrix4 newTransform = SCNMatrix4Mult(xTranslation, boxTransform);

// Allply the newly generated transform
boxNode.transform = newTransform;

请注意：矩阵相乘时的顺序很重要

另一种选择：

使用SCNNode坐标转换函数，对我来说看起来更直接

// Get the boxNode current position in parent's coord system
SCNVector3 positionInParent = boxNode.position;

// Convert that coordinate to boxNode's own coord system
SCNVector3 positionInSelf = [boxNode convertPosition:positionInParent fromNode:parentNode];

// Translate along own X axis by +2 points
positionInSelf = SCNVector3Make(positionInSelf.x + 2,
                                positionInSelf.y,
                                positionInSelf.z);

// Convert that back to parent's coord system
positionInParent = [parentNode convertPosition: positionInSelf fromNode:boxNode];

// Apply the new position
boxNode.position = positionInParent;

Answer 2

在@Sulevus 的正确答案的基础上，这里是SCNNode 的扩展，它通过在Swift 中使用convertVector 而不是convertPosition 转换来简化事情。

我以 var 返回单位向量的形式完成了它，并提供了乘法的 SCNVector3 重载，因此您可以说类似

let action = SCNAction.move(by: 2 * cameraNode.leftUnitVectorInParent, duration: 1)


public extension SCNNode {
    var leftUnitVectorInParent: SCNVector3 {
        let vectorInSelf = SCNVector3(x: 1, y: 0, z: 0)
        guard let parent = self.parent else { return vectorInSelf }
        // Convert to parent's coord system
        return parent.convertVector(vectorInSelf, from: self)
    }
    var forwardUnitVectorInParent: SCNVector3 {
        let vectorInSelf = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: 1)
        guard let parent = self.parent else { return vectorInSelf }
        // Convert to parent's coord system
        return parent.convertVector(vectorInSelf, from: self)
    }

    func *(lhs: SCNVector3, rhs: CGFloat) -> SCNVector3 {
        return SCNVector3(x: lhs.x * rhs, y: lhs.y * rhs, z: lhs.z * rhs)
    }
    func *(lhs: CGFloat, rhs: SCNVector3) -> SCNVector3 {
        return SCNVector3(x: lhs * rhs.x, y: lhs * rhs.y, z: lhs * rhs.z)
    }
}