c# - 3D 立方体绕 x 和 y 轴旋转

Question

我正在编写一个 WPF 应用程序，它使用 Viewport 3D 来显示一个由 6 个不同颜色的面组成的立方体。最后我试图创建一个可旋转的魔方。

我内置了两种围绕立方体旋转相机的方法，一种是使用“WASD”键，另一种是通过拖动鼠标。

相对于 y 轴旋转相机效果很好(所以“水平”)。但是，当尝试相对于 x 轴旋转相机时，它只有在相机尚未水平旋转时才能正常工作。如果是，则立方体似乎总是将同一个面向上旋转，无论它在哪里。
例如，假设我们使用的是标准魔方。白色的脸朝上，蓝色的脸朝前。当相机还没有旋转时，我按下“W”键或向上拖动鼠标，蓝色面朝白色面的方向移动，所以立方体看起来在向上旋转，这就是我想要的。但是，如果我首先水平旋转相机 180 度，这样白色的脸仍然朝上，但前面的脸现在是绿色的脸，我使用“W”键或向上拖动鼠标，旋转仍然是那个蓝色面朝白色面移动，因此立方体看起来像是在向下旋转。

我的猜测是，这与相机旋转时 x 轴保持在同一位置有关，但我不确定如何修复它。任何帮助将不胜感激。

这是我的相机 XAML 代码:

                <Viewport3D.Camera>
                <PerspectiveCamera 
              Position = "2, 2, 5"
              LookDirection = "-2, -2, -5"
              UpDirection = "0, 1, 0"
                NearPlaneDistance="1"
                FarPlaneDistance="20"
              FieldOfView = "80">
                    <PerspectiveCamera.Transform>
                        <Transform3DGroup>
                            <RotateTransform3D>
                                <!--Take care of x rotation of camera-->
                                <RotateTransform3D.Rotation>
                                    <AxisAngleRotation3D x:Name="rotateX" Axis="0 1 0 " Angle="0" />
                                </RotateTransform3D.Rotation>
                            </RotateTransform3D>
                            <RotateTransform3D>
                                <!--Take care of y rotation of camera-->
                                <RotateTransform3D.Rotation>
                                    <AxisAngleRotation3D x:Name="rotateY" Axis="1 0 0 " Angle="0" />
                                </RotateTransform3D.Rotation>
                            </RotateTransform3D>
                        </Transform3DGroup>
                    </PerspectiveCamera.Transform>
                </PerspectiveCamera>
            </Viewport3D.Camera>

这是我在拖动鼠标时旋转相机的代码(CanvasCube 是包含我的 Viewport3D 的 Canvas ):

        private void Window_MouseDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)
    {
        this.Cursor = Cursors.Hand;
        oldMouseX = e.GetPosition(CanvasCube).X;
        oldMouseY = e.GetPosition(CanvasCube).Y;
        mousePressed = true;
    }

    private void Window_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
    {
        if (mousePressed)
        {

            if(e.GetPosition(CanvasCube).X > oldMouseX)
            {
                rotateX.Angle --;
                oldMouseX = e.GetPosition(CanvasCube).X;
            }
            else if (e.GetPosition(CanvasCube).X < oldMouseX)
            {
                rotateX.Angle ++;
                oldMouseX = e.GetPosition(CanvasCube).X;
            }
           if (e.GetPosition(CanvasCube).Y > oldMouseY)
            {
                rotateY.Angle--;
                oldMouseY = e.GetPosition(CanvasCube).Y;
            }
            else if (e.GetPosition(CanvasCube).Y < oldMouseY)
            {
                rotateY.Angle++;
                oldMouseY = e.GetPosition(CanvasCube).Y;
            }
        }
    }

这是我使用“WASD”键旋转相机的代码:

        private void Window_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e)
    {
        switch (e.Key)
        {
            case Key.W:
                angleUp();
                break;
            case Key.S:
                angleDown();
                break;
            case Key.A:
                angleRight();
                break;
            case Key.D:
                angleLeft();
                break;}}
    private void angleUp()
    {
        rotateY.Angle+=2;
    }

    private void angleDown()
    {
        rotateY.Angle-=2;
    }

    private void angleRight()
    {
        rotateX.Angle+=2;
    }

    private void angleLeft()
    {
        rotateX.Angle-=2;
    }

附言我希望问题是这样清楚的。我觉得很难解释。如果没有，我很乐意进一步解释以澄清。

Answer 1

我设法通过改变变换的角度用单个 RotationTransform 做到了这一点。

<RotateTransform3D >
    <RotateTransform3D.Rotation>
        <AxisAngleRotation3D Axis="{Binding AxisVector}"
                             Angle="{Binding Rotation}"/>
    </RotateTransform3D.Rotation>
</RotateTransform3D>

然后像这样指定轴和角度:

private bool dragging;
private Point dragStart;
private Point dragTotal;
private double rotation;
private Vector3D axis;

private void Viewport3DOnPreviewMouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
    {
        if (!this.dragging) return;

        var pos = e.GetPosition(this.Viewport3D);

        var x = pos.X - this.dragStart.X;
        var y = pos.Y - this.dragStart.Y;

        this.Rotation =  Math.Sqrt(x * x + y * y);

        this.AxisVector = new Vector3D(y, 0, -x);
    }

    private void Viewport3DOnPreviewMouseLeftButtonDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)
    {
        this.dragging = true;
        this.dragStart = e.GetPosition(this.Viewport3D);
        this.dragStart.Offset(-this.dragTotal.X, -this.dragTotal.Y);
    }

    private void Viewport3DOnPreviewMouseLeftButtonUp(object sender, MouseButtonEventArgs e)
    {
        this.dragging = false;

        var dragEnd = e.GetPosition(this.Viewport3D);
        this.dragTotal.X = dragEnd.X - this.dragStart.X;
        this.dragTotal.Y = dragEnd.Y - this.dragStart.Y;
    }

Axis 的长度可变似乎并不重要。

如果您需要更多代码，请告诉我。