CMMotionData 到 SceneKit SCNNode 方向答案

【问题标题】：CMMotionData to SceneKit SCNNode orientationCMMotionData 到 SceneKit SCNNode 方向
【发布时间】：2014-12-05 05:41:05
【问题描述】：

尝试使用 CoreMotion 正确旋转 SceneKit 相机。我构建的场景非常简单......我所做的只是创建一堆盒子，分布在一个区域中，相机正好指向 Z 轴。

不幸的是，从设备运动返回的数据似乎与设备的物理位置和方向没有任何关系。它似乎只是随机地蜿蜒。

正如this SO post 中所建议的，我将姿态的四元数直接传递给相机节点的方向属性。

我是否误解了这里的数据核心运动给了我什么？姿态不应该反映设备的物理方向吗？还是增量运动，我应该建立在先前的方向上？

【问题讨论】：

标签： augmented-reality quaternions core-motion scenekit cmmotionmanager

【解决方案1】：

这里的 sn-p 可能会对您有所帮助：

    var motionManager = CMMotionManager()
    motionManager?.deviceMotionUpdateInterval = 1.0 / 60.0
    motionManager?.startDeviceMotionUpdatesToQueue(
        NSOperationQueue.mainQueue(),
        withHandler: { (motion: CMDeviceMotion!, error: NSError!) -> Void in

            let currentAttitude = motion.attitude
            var roll = Float(currentAttitude.roll) + (0.5*Float(M_PI))
            var yaw = Float(currentAttitude.yaw)
            var pitch = Float(currentAttitude.pitch)

            self.cameraNode.eulerAngles = SCNVector3(
                x: -roll,
                y: yaw,
                z: -pitch)
    })

此设置适用于横向右侧的设备。您可以通过更改 + 和 - 来玩不同的方向

导入 CoreMotion。

【讨论】：

纵向如何工作？我一直在摆弄他的东西，让它在纵向上工作，只有横向

【解决方案2】：

对于任何偶然发现此问题的人，这里有一个更完整的答案，以便您了解否定和 pi/2 转换的必要性。您首先需要知道您的参考框架。球坐标系将点定义为与 z 轴和 x 轴成一定角度的矢量。对于地球，让我们将 z 轴定义为从地球中心到北极的线，将 x 轴定义为从中心穿过本初子午线（大西洋中部非洲）的赤道的线。

对于(lat, lon, alt)，然后我们可以围绕z 轴和y 轴以弧度定义roll 和yaw：

let roll = lon * Float.pi / 180
let yaw = (90 - lat) * Float.pi / 180

我将 roll、pitch 和 yaw 分别与 z、x 和 y 配对，如为 eulerAngles 定义的那样。

额外的 90 度说明北极位于纬度 90 度而不是零。

为了将我的 SCNCamera 放在地球上，我使用了两个 SCNNode：一个“手臂”节点和一个相机节点：

let scnCamera = SCNNode()
scnCamera.camera = SCNCamera()
scnCamera.position = SCNVector3(x: 0.0, y: 0.0, z: alt + EARTH_RADIUS)

let scnCameraArm = SCNNode()
scnCameraArm?.position = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: 0)
scnCameraArm?.addChildNode(scnCamera)

手臂位于地球中心，相机位于alt + EARTH_RADIUS 之外，即相机现在位于北极。要在每次位置更新时移动相机，我们现在只需使用新的滚动和偏航值旋转手臂节点：

scnCameraArm.eulerAngles.z = roll
scnCameraArm.eulerAngles.y = yaw

在不改变相机方向的情况下，它的虚拟镜头始终面向地面，并且它的虚拟“向上”方向指向西。

要更改虚拟相机的方向，CMMotion 回调会返回一个 CMAttitude，其中包含相对于您选择的不同 z 轴和 x 轴 reference 的滚动、俯仰和偏航值。基于磁力计的磁力计使用远离重力的 z 轴和指向北极的 x 轴。因此，具有零俯仰、滚动和偏航的手机将使其屏幕背对重力，后置摄像头指向地面，纵向模式右侧朝北。请注意，这个方向是相对于重力的，而不是手机的纵向/横向模式（这也是相对于重力）。所以纵向/横向无关紧要。

如果您想象手机摄像头在本初子午线北极附近的这个方向，您会注意到 CMMotion 参考与虚拟摄像头 (SCNCamera) 的方向不同。两个摄像头都面向地面，但它们各自的 y 轴（和 x）相距 180 度。要将它们对齐，我们需要围绕其各自的 z 轴旋转一个，即在滚动中添加/减去 180 度......或者，由于它们以弧度表示，因此将它们取反以获得相同的效果。

此外，据我所知，CMAttitude 并未明确记录其 roll 值表示围绕 z 轴从手机屏幕出来的旋转，并且从实验来看，似乎 attitude.roll 和attitude.yaw 的定义与 eulerAngles 中的定义相反，但也许这是使用 eulerAngles (?) 在虚拟空间中应用旋转变换的顺序的产物。无论如何，回调：

motionManager?.startDeviceMotionUpdates(using: .xTrueNorthZVertical, to: OperationQueue.main, withHandler: { (motion: CMDeviceMotion?, err: Error?) in
            guard let m = motion else { return }
            scnCamera.eulerAngles.z = Float(m.attitude.yaw  - Double.pi)
            scnCamera.eulerAngles.x = Float(m.attitude.pitch)
            scnCamera.eulerAngles.y = Float(m.attitude.roll)
        })

您还可以从虚拟相机的不同参考框架开始，例如z 轴指向赤道本初子午线，x 轴指向北极（即 CMMotion 参考），但您仍需要在某处反转经度。

通过此设置，您可以非常轻松地构建严重依赖 GPS 位置的场景。

【讨论】：