Question

我想在触动结束后获得动力。我在iOS上使用带有Objective-C和OpenGL ES 2.0 API的GLKit。我正在使用Quaternions使用Arcball Rotation旋转以我的世界原点为中心的对象。当我用触摸旋转时，我希望以减速的速度继续旋转一段时间，直到没有剩下的旋转为止。

我的想法： 1.）从Quaternion获取当前角度 2.）将四元数转换为4x4矩阵 3.）使用GLKit以与当前四元数相比减小的角度旋转Matrix 4.）在某些时候使计时器无效

我试图在触摸以X，Y和Z轴独立结束之后旋转矩阵，以及所有这些旋转矩阵，但是所得到的旋转永远不会出现在我的四元数所期望的轴上。当我用手指移动物体时，弧形旋转工作得很好 - 只有当手指被释放时，旋转才会继续围绕一些看似任意的轴。当我抬起手指时，如何让轴与四元数旋转的最后状态保持一致？另外，我从文档中注意到，当对象逆时针旋转时，Quaternion的GetAngle函数应返回弧度的负值。即使逆时针旋转，我也始终从此功能获得正值。

非常感谢您提供的任何见解！

// Called when touches are ended
- (void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{

    // The momentum var is initialized to a value
    self.momentumVar = 0.05;

    // Now since we stopped touching, decay the rotation to simulate momentum
    self.momentumTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.025
                                     target:self
                                   selector:@selector(decayGLKQuaternion)
                                   userInfo:nil
                                    repeats:YES];

}

// Rotate about the current axis after touches ended but for a greater angle ( radians )
- (void)decayGLKQuaternion {

    //return;

    // What is the current angle for the quaternion?
    float currentQuatAngle = GLKQuaternionAngle(self.quat);

    // Decay the value each time
    self.momentumVar = currentQuatAngle * 0.0055;

    NSLog(@"QUAT Angle %f %f",GLKQuaternionAngle(self.quat),GLKMathRadiansToDegrees(GLKQuaternionAngle(self.quat)));

    GLKMatrix4 newMat = GLKMatrix4MakeWithQuaternion(self.quat);
    float rotate = self.momentumVar * 0.75;
    //newMat = GLKMatrix4RotateX(newMat, rotate);
    //newMat = GLKMatrix4RotateY(newMat, rotate);
    //newMat = GLKMatrix4RotateZ(newMat, rotate);
    newMat = GLKMatrix4Rotate(newMat, rotate, 1, 0, 0);
    newMat = GLKMatrix4Rotate(newMat, rotate, 0, 1, 0);
    newMat = GLKMatrix4Rotate(newMat, rotate, 0, 1, 1);
    self.quat = GLKQuaternionMakeWithMatrix4(newMat);


}

Answer 1

这是一种更简单的方法。不要试图衰减四元数或旋转速度。相反，存储触摸的运动矢量（在2D视图坐标中）并衰减该运动矢量。

我认为self.quat是当前的轮换四元数，而在touchesMoved:withEvent:中，您调用了一些基于触摸移动向量更新self.quat的方法。假设该方法称为rotateQuaternionWithVector:。所以你的touchesMoved:withEvent:可能看起来像这样：

- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    CGPoint location = [touch locationInView:self.view];

    // get touch delta
    CGPoint delta = CGPointMake(location.x - iniLocation.x, -(location.y - iniLocation.y));
    iniLocation = location;

    // rotate
    [self rotateQuaternionWithVector:delta];
}

（该方法来自The Strange Agency's arcball code，我曾用它来测试这个答案。）

我假设您还有一个方法可以每秒调用60次来绘制模拟的每个帧。我假设该方法名为update。

给自己一些新的实例变量：

@implementation ViewController {
    ... existing instance variables ...

    CGPoint pendingMomentumVector; // movement vector as of most recent touchesMoved:withEvent:
    NSTimeInterval priorMomentumVectorTime; // time of most recent touchesMoved:withEvent:
    CGPoint momentumVector; // momentum vector to apply at each simulation step
}

触摸开始时，初始化变量：

- (void) touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    priorMomentumVectorTime = touch.timestamp;
    momentumVector = CGPointZero;
    pendingMomentumVector = CGPointZero;

    ... existing touchesBegan:withEvent: code ...
}

触摸移动时，更新变量：

- (void) touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    CGPoint location = [touch locationInView:self.view];
    CGPoint priorLocation = [touch previousLocationInView:self.view];
    pendingMomentumVector = CGPointMake(location.x - priorLocation.x, -(location.y - priorLocation.y));
    priorMomentumVectorTime = touch.timestamp;

    ... existing touchesMoved:withEvent: code ...
}

触摸结束时，设置momentumVector。这需要一些小心，因为touchesEnded:withEvent:消息有时包括额外的移动，有时在单独的移动事件之后几乎立即出现。所以你需要检查时间戳：

- (void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    CGPoint location = [touch locationInView:self.view];
    if (touch.timestamp - priorMomentumVectorTime >= 1/60.0) {
        CGPoint priorLocation = [touch previousLocationInView:self.view];
        momentumVector = CGPointMake(location.x - priorLocation.x, -(location.y - priorLocation.y));
    } else {
        momentumVector = pendingMomentumVector;
    }
}

最后，修改您的update方法（我假设每秒调用60次），根据self.quat更新momentumVector并拒绝momentumVector：

- (void)update {
    [self applyMomentum];

    ... existing update code ...
}

- (void)applyMomentum {
    [self rotateQuaternionWithVector:momentumVector];
    momentumVector.x *= 0.9f;
    momentumVector.y *= 0.9f;
}

Answer 2

我假设您每次在触摸时计算四元数 - 从原始姿势旋转到新姿势的四元数。在这种情况下，我们需要在触摸结束时四元数的时间导数。结果将是对象进一步旋转的方向。但是，计算导数并不容易。我们可以通过有限差分来近似导数：

deriv_q = last_q * GLKQuaternionInvert(previous_q)

其中last_q是触摸结束时的四元数，previous_q是“一段时间以前”的四元数。这可能是以前的状态。

如果我们将整体旋转表示为四元数，我们可以通过乘以四元数来继续旋转：

overall := overall * deriv_q

可以根据API（我不知道iOS）来反转乘法的顺序。

如果每帧都执行此操作，您将在最后一个笔划的方向上顺利旋转。但它并没有减弱。你想要做的是计算四元数的根：

deriv_q := mth root (deriv_q)

其中m是衰减量。但是，计算根也不容易。相反，我们可以将四元数转换为另一种表示：轴和角度：

axis = GLKQuaternionAxis(deriv_q)
angle = GLKQuaternionAngle(deriv_q)

现在我们可以减弱角度：

angle := angle * factor

再次重建四元数：

deriv_q := GLKQuaternionMakeWithAngleAndVector3Axis(angle, axis)

重复此操作，直到绝对角度低于某个阈值（不再有旋转）。

如果您需要派生矩阵来显示对象，可以使用overall四元数上的formula from Wikipedia。

触摸结束后，iOS OpenGL ES 2.0 GLKit GLKMatrix4旋转

2 个答案: