将 matrix_float3x3 旋转转换为 SceneKit

Question

我正在尝试使用 GameplayKit 的 GKAgent3D class 在场景中移动 SCNNode。我能够使用代理的位置更新 SCNNode，但不能更新旋转。问题是代理的旋转存储为 matrix_float3x3，它与 SceneKit 用于存储旋转信息的任何数据类型都不匹配。

所以我想知道是否有一个简单的函数或方法可以将存储为 matrix_float3x3 的旋转转换为任何 SceneKit 数据类型？

Answer 1

SceneKit 将变换矩阵作为 SCNMatrix4，并提供从 SIMD matrix_float4x4 转换的实用程序：init(_ m: float4x4) 用于 Swift 和 SCNMatrix4FromMat4 用于 [=34] =]++.

遗憾的是，我没有看到使用 3x3 是 4x4 的左上角的假设在 SIMD 3x3 和 4x4 矩阵之间进行转换的内置方法。（似乎您希望在 SIMD 库中使用它，所以它值得 filing a bug to Apple 左右。）

但是自己提供一个并不难：只需从列向量构建一个 4x4，使用 3x3 的三个列向量（填充到 float4 向量，w 为零组件）和第四列的身份（0,0,0,1）。（实现代码留给 reader，部分原因是我不想为三种语言编写它。）将 float3x3 转换为 float4x4 后，您可以转换为 SCNMatrix4。

编辑： 在 iOS 11 / tvOS 11 / macOS 10.13（他们为什么不把今年的 macOS 版本也称为 11？），SceneKit 有用于直接使用 float4x4 等 SIMD 类型的一整套并行 API；例如simdTransform。但是，您仍然需要将 3x3 矩阵转换为 4x4 矩阵。

Answer 2

为了扩展@rickster 的答案，这里有一个很好的方法来获取 Swift 中 4x4 矩阵的左上角 3x3，利用 iOS 中扩展的 simd 支持11/ tvOS 11/ SceneKit High Sierra 版本：

extension float4 {
    var xyz: float3 {
        return float3(x, y, z)
    }

    init(_ vec3: float3, _ w: Float) {
        self = float4(vec3.x, vec3.y, vec3.z, w)
    }
}

extension float4x4 {
    var upperLeft3x3: float3x3 {
        let (a,b,c,_) = columns
        return float3x3(a.xyz, b.xyz, c.xyz)
    }

    init(rotation: float3x3, position: float3) {
        let (a,b,c) = rotation.columns
        self = float4x4(float4(a, 0),
                        float4(b, 0),
                        float4(c, 0),
                        float4(position, 1))
    }
}

然后，要更新您的代理以匹配您节点的方向，您需要编写：

agent.rotation = node.simdTransform.upperLeft3x3

或者，如果有问题的节点不在 "root" 级别（如 rootNode 的直接子节点），您可能需要使用节点的 worldTransform：

agent.rotation = node.simdWorldTransform.upperLeft3x3

编辑：如果有问题的节点附加了动态物理体，或者正在使用 SCNTransaction 块进行动画处理，则节点的呈现节点将更准确地反映其在屏幕上的当前位置：

agent.position = node.presentation.simdWorldPosition
agent.rotation = node.presentation.simdWorldTransform.upperLeft3x3

编辑：在上面添加了代码以向另一个方向移动节点以匹配代理。

node.simdTransform = float4x4(rotation: agent3d.rotation, position: agent3d.position)

请注意，如果您有一个附加到节点的物理体，如果您要以这种方式直接修改节点的变换，则它应该是 kinematic 而不是 dynamic。

将 matrix_float3x3 旋转转换为 SceneKit

Converting matrix_float3x3 rotation to SceneKit

scenekit