SceneKit iOS游戏：如何获取物理体本地固连坐标系角速度？

核心问题原因 #

ship.physicsBody?.angularVelocity返回的是世界坐标系下的角速度矢量，一旦飞船改变姿态，这个矢量的方向会和飞船自身的本地轴脱节，所以你需要把它转换到飞船的固连（本地）坐标系下，才能准确获取绕自身轴的旋转速度。

具体实现步骤 #

1. 坐标变换：世界角速度转本地角速度
   SceneKit中节点的simdOrientation（或orientation）代表了从本地坐标系到世界坐标系的旋转。由于旋转矩阵是正交矩阵，它的逆矩阵等于转置矩阵，我们可以用逆旋转来把世界坐标系的角速度映射到本地坐标系：

guard let worldAngularVelocity = ship.physicsBody?.angularVelocity else { return }
// 获取从世界坐标系转本地坐标系的旋转矩阵
let localToWorldRotation = ship.simdOrientation
let worldToLocalRotation = localToWorldRotation.inverse
// 计算本地坐标系下的角速度
let localAngularVelocity = worldToLocalRotation * worldAngularVelocity

2. 提取指定轴的角速度
   根据你的需求，绕自身Z轴滚转的角速度就是localAngularVelocity.z——这个值的正负对应滚转方向，完全符合飞行员视角下的旋转感知（比如正Z角速度对应前方环境顺时针旋转，具体方向可根据你的坐标系定义调整符号）。

3. 实现角度稳定的阻尼扭矩
   当用户停止输入时，直接基于本地角速度施加反向扭矩即可。SceneKit提供了applyTorque(_:relativeTo:)方法，支持直接在本地坐标系下施加扭矩，无需再转换坐标：

// 阻尼系数，根据手感调整大小
let dampingFactor: Float = 0.5
// 计算反向阻尼扭矩，抵消当前角速度
let dampingTorque = -localAngularVelocity * dampingFactor
// 向飞船施加本地坐标系下的扭矩
ship.physicsBody?.applyTorque(dampingTorque, relativeTo: ship)

避坑提示 #

不要尝试把angularVelocity直接转换为欧拉角——角速度是三维矢量，并非欧拉角的瞬时变化率，强行转换会因为万向锁、坐标系旋转等问题导致结果完全错误，这就是你之前只有初始位姿时结果正常的原因。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Scott Bontrager