Question

我正在努力理解Scene Kit使用节点的变换相关属性的语义。特别是，节点上的pivot属性不是单个点，而是完整的变换矩阵，我没有找到Collada规范或其他文档中可比较的任何内容。

有没有人有使用Scene Kit中的pivot矩阵或具有类似语义的属性？有人可以提供如何使用的简要说明/样本或相关文档的指针？它看起来像是一种潜在有用的方法，但如果我能避免它，我宁愿不必对它进行逆向工程。

编辑：根据OMZ的回复，看起来枢轴可能只是变换树中的另一个图层。但是，如果是这样，那么与添加中间节点有何不同？什么是确定应用哪个变换的基础？

Answer 1

我尝试了@ omz的想法。但是会有一些相互矛盾的结果，所以我用一些有趣的结果挖掘了这些结果。

答案是枢轴的反转应用为主变换的子元素。这提供了与提供中间父节点完全不同的语义。

具体来说，如果我从具有变换P的父节点和具有变换C的子节点开始，它们组合起来进行世界变换W = CATransform3DConcat（C，P）。通过将父节点的pivot设置为C的倒数，而不是对子项设置变换，可以获得相同的世界变换W.

这种方法确实提供了一些额外的效用，因为它不能通过插入中间节点来复制，也可以在应用之前被反转。正如哈尔穆勒指出的那样，文献确实说枢轴影响了旋转和规模，以及位置，但对影响的性质没有提及。

以下是测试此结论的结果：

Set parent rotation and node position.

Transform:
{  1.00,  0.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  1.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  1.00,  0.00 }
{  1.00,  2.00,  3.00,  1.00 }

Pivot:
{  1.00,  0.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  1.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  1.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  0.00,  1.00 }

World Transform:
{  1.00,  0.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  1.00,  0.00 }
{  0.00, -1.00,  0.00,  0.00 }
{  1.00, -3.00,  2.00,  1.00 }
2013-04-04 13:49:55.453 Model Importer[43504:303] 

CATransform3DConcat(node.transform, node.parentNode.transform)]
{  1.00,  0.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  1.00,  0.00 }
{  0.00, -1.00,  0.00,  0.00 }
{  1.00, -3.00,  2.00,  1.00 }
2013-04-04 13:49:55.454 Model Importer[43504:303] 

Set parent rotation and parent.pivot to inverse position.

Transform:
{  1.00,  0.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  1.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  1.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  0.00,  1.00 }

Pivot:
{  1.00,  0.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  1.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  1.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  0.00,  1.00 }

World Transform:
{  1.00,  0.00,  0.00,  0.00 }
{  0.00,  0.00,  1.00,  0.00 }
{  0.00, -1.00,  0.00,  0.00 }
{  1.00, -3.00,  2.00,  1.00 }

以下是代码：

    // Verification
    SCNVector3 v3 = {1.0, 2.0, 3.0};
    SCNVector4 v4 = {1.0, 0, 0, M_PI/2.0};
    node.parentNode.rotation = v4;
    node.position = v3;
    NSLog(@"\n\nSet parent rotation and node position.%@",
          [self transformsForNodeToString:node]);
    //
    // Verify match with CATransform3DConcat
    NSLog(@"\n\nCATransform3DConcat(node.transform, node.parentNode.transform)]%@",
          [self transformToString:CATransform3DConcat(node.transform, node.parentNode.transform)]);
    //
    // Clear the child node transform and put the inverse in the parent's pivot.
    CATransform3D position = node.transform;
    CATransform3D inversePosition = CATransform3DInvert(position);

    node.transform = CATransform3DIdentity;
    node.parentNode.pivot = inversePosition;
    NSLog(@"\n\nSet parent rotation and parent.pivot to inverse position.%@",
          [self transformsForNodeToString:node]);
    node.parentNode.pivot = CATransform3DIdentity;
    node.parentNode.transform = CATransform3DIdentity;


+ (NSString*)transformsForNodeToString: (SCNNode*)node {
    NSString* result = @"\n";
    result = [result stringByAppendingFormat:
          @"\nTransform:%@\nPivot:%@\nWorld Transform:%@",
          [self transformToString:node.transform],
          [self transformToString:node.pivot],
          [self transformToString:[node worldTransform]]];
    return result;
}

+ (NSString*)transformToString: (CATransform3D)transform {
    NSString* result = @"\n";
    result = [result stringByAppendingFormat:
              @"{ % .2f, % .2f, % .2f, % .2f }\n", transform.m11, transform.m12, transform.m13, transform.m14];
    result = [result stringByAppendingFormat:
              @"{ % .2f, % .2f, % .2f, % .2f }\n", transform.m21, transform.m22, transform.m23, transform.m24];
    result = [result stringByAppendingFormat:
              @"{ % .2f, % .2f, % .2f, % .2f }\n", transform.m31, transform.m32, transform.m33, transform.m34];
    result = [result stringByAppendingFormat:
              @"{ % .2f, % .2f, % .2f, % .2f }\n", transform.m41, transform.m42, transform.m43, transform.m44];
    return result;
}

欢迎评论！

Answer 2

我对SceneKit没有多少经验，但在3D建模应用程序中很常见的是枢轴是一个可以旋转的点（有时称为定位器）。这允许您例如使对象更容易围绕其自己的轴旋转（其不一定对应于世界轴）。

对于没有旋转的轴，矩阵只是CATransform3DMakeTranslation(x, y, z)。

编辑：我认为将枢轴指定为完整矩阵的事实只是因为它是一个方便的数据结构并且与模型的其余部分一致。我无法想象你想要缩放一个数据集的情况，但是将它表示为一个矩阵可以很容易地使用通常的矩阵操作函数对其进行操作。

你当然可以将一个数据透视表示为另一个中间节点，并获得相同的结果，但是数据透视是一个更多的语义＆＃34;表达对象中心的方式，更适合于交互式编辑。当您在建模应用程序中选择一个对象时，定位转换所在的转换工具处理是很常见的，这样您就可以围绕其自然＆＃34;旋转/缩放对象。无需在节点层次结构中向上导航。

我无法在此找到任何好的参考资料。出现的大多数事情似乎都涉及各种软件包中的具体实现细节。

Answer 3

我想你会在Core Animation材料中找到一些相关的样本。 pivot的{{1}}定义为SCNNode，在Mac和iOS上的整个Core Animation中使用。

我没有充分挖掘Scene Kit以获得权威性。但我发现this post by Brad Larson：“Core Animation提供的用于操作CALayers的CATransform3D结构在结构上与OpenGL中的模型视图矩阵相同”。

GitHub上还有一个很酷的可视化工具，https://github.com/honcheng/CATransform3D-Test。 Honcheng的演示仅限iPad，但我认为仍然有用。

Scene Kit的pivot矩阵的语义是什么？

3 个答案: