通过变换调整自定义枢轴的 SceneKit 物理体

如何在 SceneKit 中将物理体与自定义枢轴对齐

该解决方案侧重于使用 Swift 和 SceneKit，通过模块化方法将物理体与 3D 场景中的节点对齐。它可以有效地处理缩放、旋转和自定义枢轴。

// Define a helper extension for SCNPhysicsShape to handle transformations modularly
extension SCNPhysicsShape {
    func transformed(by transform: SCNMatrix4) -> SCNPhysicsShape {
        return SCNPhysicsShape(shapes: [self], transforms: [NSValue(scnMatrix4: transform)])
    }
    func scaled(by scale: SCNVector3) -> SCNPhysicsShape {
        let transform = SCNMatrix4MakeScale(scale.x, scale.y, scale.z)
        return transformed(by: transform)
    }
    func rotated(by rotation: SCNVector4) -> SCNPhysicsShape {
        let transform = SCNMatrix4MakeRotation(rotation.w, rotation.x, rotation.y, rotation.z)
        return transformed(by: transform)
    }
}

// Main class to define a SceneKit scene and configure physics bodies
class My3DScene: SCNScene {
    override init() {
        super.init()
        let cameraNode = SCNNode()
        cameraNode.camera = SCNCamera()
        cameraNode.position = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: 50)
        rootNode.addChildNode(cameraNode)

        let boxGeo = SCNBox(width: 5, height: 5, length: 1, chamferRadius: 0)
        let box = SCNNode(geometry: boxGeo)
        box.scale = SCNVector3Make(1.5, 1.5, 1.5)
        box.eulerAngles = SCNVector3Make(1, 2, 3)
        box.pivot = SCNMatrix4MakeTranslation(1, 1, 1)
        rootNode.addChildNode(box)

        let physicsShape = SCNPhysicsShape(geometry: box.geometry!)
            .scaled(by: box.scale)
            .transformed(by: SCNMatrix4Invert(box.pivot))
        box.physicsBody = SCNPhysicsBody(type: .static, shape: physicsShape)
    }
    required init?(coder: NSCoder) {
        fatalError("init(coder:) has not been implemented")
    }
}

替代方法：使用 SceneKit 的本机方法进行对齐

该解决方案探索本机 SceneKit 实用程序和手动矩阵调整以对齐物理形状。它避免了直接扩展并利用了 SceneKit 的 SCNMatrix4 工具。

// Define the Scene with minimalistic manual adjustments
class MyAlternativeScene: SCNScene {
    override init() {
        super.init()
        let cameraNode = SCNNode()
        cameraNode.camera = SCNCamera()
        cameraNode.position = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: 50)
        rootNode.addChildNode(cameraNode)

        let boxGeo = SCNBox(width: 5, height: 5, length: 1, chamferRadius: 0)
        let box = SCNNode(geometry: boxGeo)
        box.scale = SCNVector3Make(2.0, 2.0, 2.0)
        box.eulerAngles = SCNVector3Make(1, 2, 3)
        box.pivot = SCNMatrix4MakeTranslation(1, 1, 1)
        rootNode.addChildNode(box)

        let inversePivot = SCNMatrix4Invert(box.pivot)
        let physicsShape = SCNPhysicsShape(geometry: box.geometry!)
        let adjustedShape = physicsShape.transformed(by: inversePivot)
        box.physicsBody = SCNPhysicsBody(type: .static, shape: adjustedShape)
    }
    required init?(coder: NSCoder) {
        fatalError("init(coder:) has not been implemented")
    }
}

有关 SceneKit 物理体的常见问题

1. 的作用是什么 SCNMatrix4MakeTranslation 在场景工具包中？
2. 它用于创建一个平移矩阵，用于移动对象或其枢轴点的位置。这在自定义物理身体对齐时至关重要。
3. 怎么样 SCNMatrix4Invert 帮助对齐物理体？
4. 此命令计算矩阵的逆矩阵，允许您反转枢轴或平移等变换以正确对齐。
5. 为什么是 showPhysicsShapes 调试过程中重要吗？
6. 此选项可以直观地表示场景中的物理体，从而更容易识别对齐问题或不一致。
7. 我可以使用吗 SCNPhysicsShape.transformed(by:) 用于动态缩放？
8. 是的，此方法将变换矩阵直接应用于物理形状，使其成为调整形状以反映动态缩放的理想选择。
9. 什么是复合物理形状，什么时候应该使用它？
10. 复合物理形状是通过使用特定变换将多个形状组合起来创建的 SCNPhysicsShape.init(shapes:transforms:)。它对于具有不同部分的复杂对象很有用。

完善物理身体调整

在 SceneKit 中对齐物理体需要精确度，尤其是在处理变换时。通过组合正确的命令，例如缩放和枢轴调整，我们可以确保准确的碰撞和行为。例如，使用自定义枢轴允许开发人员创建对象自然交互的动态场景。调试工具如 显示物理形状 让故障排除变得轻而易举。 🌟

通过掌握这些概念，开发人员可以以增强的真实感将 3D 应用程序和游戏带入生活。凭借 SceneKit 的多功能性，即使是复杂的转换也可以管理，从而提供无缝的体验。无论是缩放立方体还是旋转球体，这些技术都可确保您的物理体始终完美对齐。 🎮