根据鼠标拖动方向和模型中的位置旋转模型组

Question

我Viewport3D在WPF中添加了几个立方体,现在我想用鼠标操作它们的组.

当我点击并拖动这些立方体中的一半时,我希望孔平面在拖动方向上旋转,旋转将被处理,RotateTransform3D因此它不会成为问题.

问题是我不知道应该如何处理阻力,更确切地说:我如何知道立方体的哪些面被拖过以确定要旋转的平面？

例如,在下面的情况下,我想知道我需要顺时针旋转立方体的右平面,因此蓝色面的行将位于顶部,而不是位于背面的白色面.

在此示例中,顶层应逆时针旋转90度:

目前我的想法是在立方体上放置某种不可见的区域,以检查拖动发生在哪一个VisualTreeHelper.HitTest,然后确定我应该旋转哪个平面,该区域将匹配第一个拖动示例:

但是当我添加所有四个区域时,我又回到原点,因为我仍然需要根据哪些区域"触摸"确定方向和旋转面.

我愿意接受各种想法.

请注意,这个立方体可以自由移动,因此当用户点击和拖动时它可能不在初始位置,这最让我困扰的是.

PS:拖动将的组合来实现MouseLeftButtonDown,MouseMove和MouseLeftButtonUp.

Answer 1

鼠标事件

您需要使用VisualTreeHelper.HitTest()来选择Visual3D对象（如果每个面都是单独的，过程可能会更简单ModelVisual3D）。这里有一些关于 HitTesting 的一般帮助，这里有一个非常有用的花絮，它极大地简化了挑选过程。

事件剔除

假设您现在有两个ModelVisual3D来自挑选测试的对象（一个来自MouseDown事件，一个来自MouseUp事件）。首先，我们应该检测它们是否共面（以避免选择从一个面到另一个面）。一种方法是比较面法线以查看它们是否指向相同的方向。如果您已经在 MeshGeometry3D 中定义了法线，那就太好了。如果没有，那么我们仍然可以找到它。我建议为扩展添加一个静态类。计算法线的示例：

public static class GeometricExtensions3D
{
    public static Vector3D FaceNormal(this MeshGeometry3D geo)
    {
        // get first triangle's positions
        var ptA = geo.Positions[geo.TriangleIndices[0]];
        var ptB = geo.Positions[geo.TriangleIndices[1]];
        var ptC = geo.Positions[geo.TriangleIndices[2]];
        // get specific vectors for right-hand normalization
        var vecAB = ptB - ptA;
        var vecBC = ptC - ptB;
        // normal is cross product
        var normal = Vector3D.CrossProduct(vecAB, vecBC);
        // unit vector for cleanliness
        normal.Normalize();
        return normal;
    }
}   

使用这个，你可以比较MeshGeometry3D来自你的Visual3D命中（这里涉及很多投射）的法线，看看它们是否指向同一个方向。为了安全起见，我会对向量的 X、Y、Z 进行容差测试，而不是直接等价。另一个扩展可能会有所帮助：

    public static double SSDifference(this Vector3D vectorA, Vector3D vectorB)
    {
        // set vectors to length = 1
        vectorA.Normalize();
        vectorB.Normalize();
        // subtract to get difference vector
        var diff = Vector3D.Subtract(vectorA, vectorB);
        // sum of the squares of the difference (also happens to be difference vector squared)
        return diff.LengthSquared;
    }

如果它们不共面（SSDifference > 一些任意测试值），您可以return在这里（或提供某种反馈）。

对象选择

既然我们已经确定了我们的两个面孔，并且它们确实已经成熟，可以进行我们想要的事件处理，我们必须推导出一种方法来从我们所拥有的信息中提取信息。您应该仍然拥有之前计算的法线。我们将再次使用它们来选择要旋转的其余面。另一种扩展方法有助于比较以确定是否应将人脸包含在旋转中：

    public static bool SharedColumn(this MeshGeometry3D basis, MeshGeometry3D compareTo, Vector3D normal)
    {
        foreach (Point3D basePt in basis.Positions)
        {
            foreach (Point3D compPt in compareTo.Positions)
            {
                var compToBasis = basePt - compPt; // vector from compare point to basis point
                if (normal.SSDifference(compToBasis) < float.Epsilon) // at least one will be same direction as
                {                                                     // as normal if they are shared in a column
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

您需要为您的两个网格（MouseDown 和 MouseUp）剔除面，迭代所有面。保存需要旋转的几何体列表。

旋转变换

现在是棘手的部分。Axis-Angle 旋转有两个参数：aVector3D表示垂直于旋转的轴（使用右手定则）和旋转角度。但是立方体的中点可能不在 (0, 0, 0) 处，因此旋转可能会很棘手。因此，首先我们必须找到立方体的中点！我能想到的最简单的方法是将立方体中每个点的 X、Y 和 Z 分量相加，然后将它们除以点数。当然，诀窍是不要多次添加相同的点！你如何做到这一点取决于你的数据是如何组织的，但我认为这是一个（相对）微不足道的练习。您不想应用变换，而是希望自己移动点，因此我们将构建矩阵，而不是创建和添加到 TransformGroup！翻译矩阵如下所示：

    1, 0, 0, dx
    0, 1, 0, dy
    0, 0, 1, dz
    0, 0, 0, 1

因此，给定多维数据集的中点，您的翻译矩阵将是：

    var cp = GetCubeCenterPoint(); // user-defined method of retrieving cube's center point
    // gpu's process matrices in column major order, and they are defined thusly
    var matToCenter = new Matrix3D(
            1, 0, 0, 0,
            0, 1, 0, 0,
            0, 0, 0, 1,
            -cp.X, -cp.Y, -cp.Z, 1);
    var matBackToPosition = new Matrix3D(
            1, 0, 0, 0,
            0, 1, 0, 0,
            0, 0, 0, 1,
            cp.X, cp.Y, cp.Z, 1);

这只是离开我们的轮换。你还有参考我们从 MouseEvents 中挑选的两个网格吗？好的！让我们定义另一个扩展：

    public static Point3D CenterPoint(this MeshGeometry3D geo)
    {
        var midPt = new Point3D(0, 0, 0);
        var n = geo.Positions.Count;
        foreach (Point3D pt in geo.Positions)
        {
            midPt.Offset(pt.X, pt.Y, pt.Z);
        }
        midPt.X /= n; midPt.Y /= n; midPt.Z /= n;
        return midPt;
    }

获取从MouseDown的网格到 的网格的向量MouseUp（顺序很重要）。

    var swipeVector = MouseUpMesh.CenterPoint() - MouseDownMesh.CenterPoint();

你仍然有我们命中的脸的法线，对吧？我们可以（基本上神奇地）通过以下方式获得旋转轴：

    var rotationAxis = Vector3D.CrossProduct(swipeVector, faceNormal);

这将使您的旋转角度始终为+90°。制作 RotationMatrix ( source )：

    swipeVector.Normalize();
    var cosT = Math.Cos(Math.PI/2);
    var sinT = Math.Cos(Math.PI/2);
    var x = swipeVector.X;
    var y = swipeVector.Y;
    var z = swipeVector.Z;
    // build matrix, remember Column-Major
    var matRotate = new Matrix3D(
         cosT + x*x*(1 -cosT), y*x*(1 -cosT) + z*sinT, z*x*(1 -cosT) -y*sinT, 0,
        x*y*(1 -cosT) -z*sinT,   cosT + y*y*(1 -cosT), y*z*(1 -cosT) -x*sinT, 0,
        x*z*(1 -cosT) -y*sinT,  y*z*(1 -cosT) -x*sinT,  cosT + z*z*(1 -cosT), 0,
                            0,                      0,                     0, 1);

将它们组合起来得到变换矩阵，注意顺序很重要。我们想要取点，将其转换为相对于原点的坐标，旋转它，然后将其转换回原始坐标，按此顺序。所以：

    var matTrans = Matrix3D.Multiply(Matrix3D.Multiply(matToCenter, matRotate), matBackToPosition);

然后，您就可以移动点了。遍历您之前标记为旋转的每个Point3D中的每个MeshGeometry3D，然后执行：

    foreach (MeshGeometry3D geo in taggedGeometries)
    {
        for (int i = 0; i < geo.Positions.Count; i++)
        {
            geo.Positions[i] *= matTrans;
        }
    }

然后……哦等等，我们完成了！