基于四元数的炮身正确旋转处理？

Question

这个让我很烦恼。我正在尝试根据鼠标输入实现 Cannon.Body 的旋转。用（大炮）三FPS的例子来演示一下，就可以看出是什么问题了。

https://codepen.io/Raggar/pen/EggaZP https://github.com/RaggarDK/Baby/blob/baby/pl.js

当您运行代码并通过单击“单击播放”区域启用指针锁定控件并按 W 1 秒钟使球体进入相机视图时，您将看到球体根据 WASD 键通过应用程序移动速度。如果您移动鼠标，四元数将应用于 Body，并计算适当的速度。现在旋转 180 度，X 轴上的旋转现在以某种方式被否定。向上移动鼠标时，球体向下旋转。

如何解决这样的问题？也许我在其他地方做错了什么，这可能会弄乱四元数？

也许我应该提到，在 playercontroller(pl.js) 中，我将旋转应用于 sphereBody，而不是 yaw- 和 pitchObjects。

来自 pl.js 的相关代码（第 49 行）：

var onMouseMove = function ( event ) {

    if ( scope.enabled === false ) return;

    var movementX = event.movementX || event.mozMovementX || event.webkitMovementX || 0;
    var movementY = event.movementY || event.mozMovementY || event.webkitMovementY || 0;


    cannonBody.rotation.y -= movementX * 0.002;
    cannonBody.rotation.x -= movementY * 0.002;

    cannonBody.rotation.x = Math.max( - PI_2, Math.min( PI_2, cannonBody.rotation.x ) );





    //console.log(cannonBody.rotation);
};

和（第 174 行）：

    euler.x = cannonBody.rotation.x;
    euler.y = cannonBody.rotation.y;
    euler.order = "XYZ";
    quat.setFromEuler(euler);
    inputVelocity.applyQuaternion(quat);
    cannonBody.quaternion.copy(quat);
    velocity.x = inputVelocity.x;
    velocity.z = inputVelocity.z;

在 animate() 函数中，codepen（第 305 行）： testballMesh.position.copy(sphereBody.position); testballMesh.quaternion.copy(sphereBody.quaternion);

Answer 1

问题在于您为四元数指定角度和从四元数指定角度的方式。四元数 x,y,z,w 属性与角度不直接兼容，因此您需要进行转换。

这是如何为CANNON.Quaternion设置围绕给定轴的角度：

var axis = new CANNON.Vec3(1,0,0);
var angle = Math.PI / 3;
body.quaternion.setFromAxisAngle(axis, angle);

从四元数中提取欧拉角可能不是解决问题第二部分的最佳方法。当用户移动鼠标时，您可以只存储围绕 X 和 Y 轴的旋转：

// Declare variables outside the mouse handler
var angleX=0, angleY=0;

// Inside the handler:
angleY -= movementX * 0.002;
angleX -= movementY * 0.002;
angleX = Math.max( - PI_2, Math.min( PI_2, angleX ) );

然后将旋转作为四元数，分别使用两个四元数（一个用于 X 角，一个用于 Y），然后将它们合并为一个：

var quatX = new CANNON.Quaternion();
var quatY = new CANNON.Quaternion();
quatX.setFromAxisAngle(new CANNON.Vec3(1,0,0), angleX);
quatY.setFromAxisAngle(new CANNON.Vec3(0,1,0), angleY);
var quaternion = quatY.mult(quatX);
quaternion.normalize();

将四元数应用于速度向量：

var rotatedVelocity = quaternion.vmult(inputVelocity);

专业提示：如果可以避免使用欧拉角，请不要使用它们。它们引起的问题通常多于解决的问题。