3D动画中每个球体的随机方向

Question

我正在尝试创建3D动画，每个球体都沿随机方向（向上，向下，向左，向右，向后或向前）移动。它们都在3D世界中移动（每个球体都有随机的X，Y和Z值），并且投影在2D屏幕上。我期望每个球体在随机方向上独立于其他球体而运动，但这些球体似乎完全在一个方向上运动，如下所示。

鉴于我的代码，我不明白为什么它会这样工作：

# random X, Y, Z: fill X, Y and Z coordinates with uniform random values that serve as coordinates 

for sphere in spheres:
    sphere.position.xy = np.random.uniform(-20, 20, size=2)
    sphere.position.z = np.random.uniform(z_near, z_far)

# Create two angles for each sphere, theta and phi, to compute the change of direction.

     sphere.theta_deg = np.random.rand(1) * 360; # Angle thera controls the horizontal orientation of the gaze.
     sphere.phi_deg = np.random.rand(1) * 360;   # Angle Phi controls the vertical orientation of the gaze.

# Different directions

speed = 3;                                             #degrees/seconds
theta_rad = sphere.theta_deg * np.pi /180;              #direction converted to radians
phi_rad = sphere.phi_deg* np.pi /180;                   #direction converted to radians

dx = speed*np.sin(-phi_rad-theta_rad)/frameRate;
dy = -speed*np.cos(phi_rad + theta_rad)/frameRate;
dz = -speed*np.cos(theta_rad)/frameRate;    

while 1:

     # Modulate the angular directions
     dx = speed*np.sin(-phi_rad-theta_rad)/frameRate;
     dy = -speed*np.cos(phi_rad + theta_rad)/frameRate;
     dz = -speed*np.cos(theta_rad)/frameRate;

     for sphere in spheres:

         # Update Spheres Positions
         sphere.position.x += dx
         sphere.position.y += dy
         sphere.position.z += dz

球体位置应该在每帧更新，并且应该是随机的。

非常感谢您的帮助！

Answer 1

在while循环之前，程序从theta_rad列表中最后一个球体的phi_rad和theta_deg值中计算出一个phi_deg和一个spheres。然后，它使用该theta_rad和phi_rad来计算单个dx，单个dy和单个dz。然后，它使用for循环将这些dx，dy和dz值应用于列表中的每个球体。列表中的所有球体都获得完全相同的增量，这就是为什么它们都沿相同方向移动的原因。

（（程序每次通过dx循环时，也会重新计算完全相同的dy，dz和while值。这不会造成任何额外的损害，只是没有意义。）

[要解决，您需要为每个单独的球体分别计算theta_rad和phi_rad值（基于每个球体的唯一theta_deg和phi_deg属性）；您需要使用每个球面的theta_rad和phi_rad值来为每个球面分别计算dx，dy和dz值；并且您需要将每个球体的dx，dy和dz值存储为该球体的属性。

然后每次在while循环周围，您将通过添加该球体自己的position.x，position.y和position.z值来调整每个球体的dx，dy和dz。

您可以进行所有额外的按球计算并存储在第一个for循环中。它将变成这样：

speed = 3  # define this before the 'for' loop so that we can use it inside the loop

for sphere in spheres:
    sphere.position.xy = np.random.uniform(-20, 20, size=2)
    sphere.position.z = np.random.uniform(z_near, z_far)

    sphere.theta_deg = np.random.rand(1) * 360
    sphere.phi_deg = np.random.rand(1) * 360

    theta_rad = sphere.theta_deg * np.pi / 180
    phi_rad = sphere.phi_deg* np.pi / 180

    sphere.dx = speed * np.sin(-phi_rad - theta_rad) / frameRate
    sphere.dy = -speed * np.cos(phi_rad + theta_rad) / frameRate
    sphere.dz = -speed * np.cos(theta_rad) / frameRate

基本上，您的while循环将变得更加简单：

while 1:
    for sphere in spheres:
        sphere.position.x += sphere.dx
        sphere.position.y += sphere.dy
        sphere.position.z += sphere.dz