c# - WPF3D 如何操纵与相机平行的平面中的对象

Question

我正在WPF中制作应用程序。我经常使用 3DTools 。我有一个四面体，里面有一个立方体。我想在 3D 方向上移动立方体。

我的四面体以 (0,0,0) 为中心，使用轨迹球旋转(以编程方式，我的视口(viewport)上有一个透明边框来捕获事件)。

应用程序的用户认为在其中移动立方体的更自然的方法是始终在 2D 平面(平行于屏幕)中移动它。因此，如果我想将其在屏幕中移动得更深，我只需旋转四面体并在 Y 轴上移动它即可。我认为这可能是一个很好的解决方案。

我有问题，我希望帮助解决:首先，当我移动我的四面体(在轨迹球内)时，轨迹球看起来像移动所有系统坐标。我这么说是因为我出于调试目的绘制轴，并且这些轴也在旋转。但这不是真的 - 它们移动只是因为轨迹球内有物体(对吗？)。 编辑 实际上，我认为轨迹球内部的坐标系确实在变化。当我在 Y-X 轴上移动立方体时，我的行为正常。但如果我转动一点，并尝试沿 Z 轴移动，我会看到它变得更大(靠近相机)和更小(远离相机)。 =(

所以我的问题是如何定义一个不会被轨迹球旋转的平面？对我来说，答案看起来像“好吧，只需在轨迹球之外定义它”，但是，正如我所说(3DTools 文档说)我的视口(viewport)上有边框...所以我不知道如何处理这个问题。

我的四面体位于一组 ScreenSpaceLines3D 中。我必须把立方体放在里面。我的第二个问题是如何追踪正在旋转的四面体顶点的位置？当 Position 属性给我原始位置而没有其他任何东西时，我真的很失望。我应该保留矩阵变换并在需要时应用到我的点吗？

抱歉，文字很长，但我真的陷入了这个不那么重要的编程问题中。我对WPF有所了解，但还是有一些概念上的欠缺。

提前致谢，

佩德罗

Answer 1

然后我要做的就是尝试制作自己的操纵器(创建新类来替换 3DTools 中的轨迹球操纵器)来执行这些操作。例如，过去我通过简单的矩阵/矢量操作来制作缩放/平移、围绕目标旋转、自由旋转、自由移动、旋转对象、平移对象等。

对于您的示例，您需要做的是计算与 Camera->Target 和世界向上向量之间的平面正交的法线。这将为您提供一个与相机顶部“平行”的矢量，如果您正在查看屏幕，则就像本地 X 轴一样。使用这个向量，您可以限制立方体在这个方向上的运动。

为此，请计算从相机到目标的矢量 V。这是通过从相机位置中减去物体位置来实现的。然后，计算要横向平移的向量，如下所示:

Given a vector of your camera to target, v = xi, yj, zk
Normalise the vector, v' = xi, yj, zk / sqrt(xi^2 + yj^2 + zk^2)
Let U = global world up vector u = 0, 0, 1

然后我们可以计算 R = 与相机视角方向平行的水平向量

R = v' ^ U, where ^ is the cross product, given by   
 a ^ b = (a2b3 - a3b2)i + (a3b1 - a1b3)j + (a1b2 - a2b1)k 

这将为您提供一个如下所示的向量。

现在你知道了这个向量R，当你向左/向右移动鼠标时，你可以用它来平移物体。例如，在伪代码中:

// Pseudocode
onMouseMove()
{
    // Using calculation for R vector above
    Vector r = calulateVector();

    // Assuming passed in the number of points to translate 
    // (or some derivative of mousemove)
    let int pts = mousePointsMovedLeftOrRight;

    // Perform a translate in direction of R
    Vector targetPosition = TargetObject.PositionVector;
    targetPosition.X += r.X * pts;
    targetPosition.Y += r.Y * pts;
    targetPosition.Z += r.Z * pts;
}

我家里的笔记本电脑上有可以执行此操作的代码(它是 OpenGL，但原理相同 - 提供 3D 空间中对象和相机的各种操作)。如果您想了解更多信息，请随时与我联系/发表评论。

最诚挚的问候，