Ориентация модели на цель

У меня есть два объекта (цель и игрок), оба имеют Положение (Vector3) и Вращение (Quaternion). Я хочу, чтобы цель вращалась и смотрела прямо на игрока. Цель, когда она стреляет, должна стрелять прямо в игрока.

Я видел множество примеров slerping к игроку, но я не хочу инкрементного вращения, ну, я полагаю, это будет нормально, если я могу сделать slerp 100%, и до тех пор, пока он действительно работает.

К вашему сведению - я могу использовать положение и вращение, чтобы делать много других вещей, и все это прекрасно работает, кроме этой последней части, которую я не могу понять.

Примеры кода выполняются в классе цели, позиция = позиция цели, аватар = игрок.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Сейчас я использую предоставленный им код Майка c #, и он отлично работает!

Есть несколько способов сделать это. Вы можете рассчитать абсолютную ориентацию или поворот относительно вашего аватара, что означает вашу новую ориентацию = avatarOrientation * q. Вот последний:

1. Рассчитайте ось вращения, взяв перекрестное произведение вектора единицы вперед вашего аватара и вектора единицы от аватара к цели, нового вектора вперед:

   vector newForwardUnit = vector::normalize(target - avatarPosition);
   vector rotAxis = vector::cross(avatarForwardUnit, newForwardUnit);

2. Рассчитать угол поворота с помощью точечного произведения

   float rotAngle = acos(vector::dot(avatarForwardUnit, newForwardUnit));

3. Создайте кватернион, используя rotAxis и rotAngle, и умножьте его на текущую ориентацию аватара.

   quaternion q(rotAxis, rotAngle);
   quaternion newRot = avatarRot * q;

Если вам нужна помощь в поиске текущего вектора прямого аватара, введите 1. Просто стреляйте :)

РЕДАКТИРОВАТЬ: Расчет абсолютной ориентации на самом деле немного проще, используйте прямой вектор единичной матрицы вместо прямого вектора аватаров в качестве входных данных для 1) и 2). И не умножайте это в 3), вместо этого используйте это непосредственно как новую ориентацию:newRot = q

Важно отметить: решение имеет 2 аномалии, вызванные характером перекрестного продукта:

1. Если прямые векторы равны. Решение здесь - просто вернуть кватернион

2. Если векторы указывают точно в противоположном направлении. Решение здесь состоит в том, чтобы создать кватернион, используя аватары вверх по оси в качестве оси вращения и угол 180.0 градусов.

Вот реализация в C ++, которая заботится об этих крайних случаях. Преобразовать его в C # должно быть легко.

// returns a quaternion that rotates vector a to vector b
quaternion get_rotation(const vector &a, const vector &b, const vector &up)
{   
    ASSERT_VECTOR_NORMALIZED(a);
    ASSERT_VECTOR_NORMALIZED(b);

    float dot = vector::dot(a, b);    
    // test for dot -1
    if(nearly_equal_eps_f(dot, -1.0f, 0.000001f))
    {
        // vector a and b point exactly in the opposite direction, 
        // so it is a 180 degrees turn around the up-axis
        return quaternion(up, gdeg2rad(180.0f));
    }
    // test for dot 1
    else if(nearly_equal_eps_f(dot, 1.0f, 0.000001f))
    {
        // vector a and b point exactly in the same direction
        // so we return the identity quaternion
        return quaternion(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    }

    float rotAngle = acos(dot);
    vector rotAxis = vector::cross(a, b);
    rotAxis = vector::normalize(rotAxis);
    return quaternion(rotAxis, rotAngle);
}

РЕДАКТИРОВАТЬ: исправленная версия кода XNA Марка

// the new forward vector, so the avatar faces the target
Vector3 newForward = Vector3.Normalize(Position - GameState.Avatar.Position);
// calc the rotation so the avatar faces the target
Rotation = Helpers.GetRotation(Vector3.Forward, newForward, Vector3.Up);
Cannon.Shoot(Position, Rotation, this);


public static Quaternion GetRotation(Vector3 source, Vector3 dest, Vector3 up)
{
    float dot = Vector3.Dot(source, dest);

    if (Math.Abs(dot - (-1.0f)) < 0.000001f)
    {
        // vector a and b point exactly in the opposite direction, 
        // so it is a 180 degrees turn around the up-axis
        return new Quaternion(up, MathHelper.ToRadians(180.0f));
    }
    if (Math.Abs(dot - (1.0f)) < 0.000001f)
    {
        // vector a and b point exactly in the same direction
        // so we return the identity quaternion
        return Quaternion.Identity;
    }

    float rotAngle = (float)Math.Acos(dot);
    Vector3 rotAxis = Vector3.Cross(source, dest);
    rotAxis = Vector3.Normalize(rotAxis);
    return Quaternion.CreateFromAxisAngle(rotAxis, rotAngle);
}