三.js父子目标跟踪

Question

那么，这里有一道向量、矩阵、旋转、四元数的题给three.js高手！

我在position(0,0,275) 有一个父对象，direction(0,0,-1)，+y up 和rotation(0,0,0)。

附加到父对象的是具有关系的子对象：

 rel_position(.5, 0, 0)
 rel_rotation(0, 0, 0)

我在场景中也有一个目标：

 position(0, 100, 0)

考虑一艘具有俯仰、偏航和横滚的船（母船）。它有一个带有俯仰和偏航的炮塔（子）。炮塔需要以给定的转速 (rad/s) 跟踪目标。

我花了 5 天时间试图获得一个合适的跟踪算法。我能做的最好的事情是删除手动更新矩阵的父子节点上的 matrixAutoUpdate 功能。然后使用 child.matrixWorld 为当前子旋转创建旋转矩阵或四元数。然后我可以创建一个从子位置查看目标的辅助 Object3D。我可以区分孩子和次要 Object3D 之间的差异，并在 rad/s 的基础上对四元数进行分析。但是，当我向父级添加滚动或目标旋转到八分圆(+, +, +) 之外时，子级旋转（或四元数）计算会崩溃，从而导致疯狂旋转。

对于子 Object3D 的跟踪算法的任何方向将不胜感激。我即将开展的项目中将引用您的努力。

感谢您的宝贵时间！

Answer 1

这就是答案！ @Stemkoski，感谢您的指导。我对昨天曝光的最终解决方案采取了类似的方法。由于反转矩阵，计算能力有点昂贵，但效果很好。首先，创建一个新矩阵如下：

var m = new THREE.Matrix4().getInverse(parent.matrix).multiply(target.matrix);  

这会根据父对象的旋转将 XYZ 轴的参考系旋转到新的坐标 X'Y'Z'。结果是 X'Y'Z' 参考框架中目标的 Object3D 矩阵。现在通过从矩阵“m”创建一个新的 Vector3，我们可以使用以下方法获得一个相对位置：

var rel_pos = new THREE.Vector3().getPositionFromMatrix(m, 'XYZ');

现在创建一个 Faux 对象，以从子级（炮塔）的位置直接查看目标

var child_faux = new THREE.Object3D();  //can be created outside the loop
child_faux.position.copy(child.position);   //copy the child local position
child_faux.lookAt(rel_pos);     //look at the target 
child_faux.updateMatrix();     //Update the Matrix4 element for use in a second

最后，通过将 child_fuax 设置为 lookAt 对象，我们自动设置了 child_faux.rotation。我们可以使用以下方法获得当前 child.rotation 和 child_faux.rotation 之间的相对旋转：

var diff = turret_target.rotation.sub(turret.rotation);

从这里我们可以设置一个简单的算法来旋转炮塔（+ 或 -）（x 和 y），直到 diff（x 和 y）变为 0。

var trackrate = .2 * delta;
var diff = turret_target.rotation.sub(turret.rotation);
turret.rotation.x += diff.x/Math.abs(diff.x) * trackrate;
turret.rotation.y += diff.y / Math.abs(diff.y) * trackrate;
turret.updateMatrix();

我们有它...在父组中旋转的子对象的目标跟踪算法！感谢阅读！

Answer 2

也许lookAt 和worldToLocal 方法的某种组合会起作用？既然你需要将目标物体的位置转换成炮塔的局部坐标，然后相应地改变炮塔的旋转，这样怎么样：

turret.lookAt(  turret.worldToLocal( target.position.clone() )  )