unity 旋转
提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档
前言
欧拉角
百度定义：
形象点其实就是浑天仪，具体的旋转了多少角度。
优点：简单形象，易理解
缺点是可能会有万向节死锁问题。
四元数
百度定义:
优点：无万向节死锁问题
缺点：对于初学者来说有些复杂，不易理解
四元数的概念观看B站3Blue1Brown的视频，有助于理解。
3Blue1Brown
不想看视频的可以看GitHub的Krasjet*大佬的关于四元数的文档：
Krasjet*
当然你也可以不用理解四元数，在unity中有四元数与欧拉角的转换函数，会用就行。
一、Rotate
public void Rotate(Vector3 eulers,Space relativeTo = Space.Self)
前面一个参数是要旋转的欧拉角度，后面一个是旋转的欧拉角度相对的空间坐标系，默认为局部坐标系。
下面是一个物体旋转代码，当没有按下空格键时，物体按照局部坐标的y轴旋转，按住空格键后按照全局坐标的y轴旋转。
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
void Update()
{
//Vector3.up为一个静态属性，其值为(0,1,0);
transform.Rotate(Vector3.up * 90 * Time.deltaTime);//默认局部坐标系，每秒旋转90度
//Vector3.up为y轴
//transform.Rotate(Vector3.up * 90 * Time.deltaTime, Space.Self);//局部坐标系
if (Input.GetKey(KeyCode.Space))//按住空格后以全局坐标系的轴为参考旋转
{
transform.Rotate(Vector3.up * 90 * Time.deltaTime, Space.World);//全局坐标系
}
}
}
没有按住空格时，以物体局部坐标的y轴为轴心旋转
在按住空格后，物体不再绕着局部坐标系的y轴旋转，将会绕着全局坐标系的y轴旋转。
二、设置欧拉角
transform.eulerAnges=new Vector3 euler
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
void Update()
{
transform.eulerAngles+=new Vector3(0, 1, 0);
}
}
transform.localEulerAngles=new Vector3 euler
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
void Update()
{
transform.localEulerAngles+=new Vector3(0, 1, 0);
}
}
当我们使用localEulerAngles时，发现它并没有像我们沿着我们预想的和rotate的局部坐标那样的旋转。
这是因为localEulerAngles是绝对赋值，Unity会以初始局部坐标系（即无父物体时的世界坐标系）为基准，重新计算旋转。
而Rotate是增量操作，基于物体当前局部坐标系进行旋转，坐标系会随物体旋转动态变化。
三、Quaternion
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
void Start()
{
Debug.Log(transform.rotation);
}
}
其实我们只要打印一下transform的rotation属性就不难发现其实rotation就是一个四元数。
所有如果我们给transform.rotation赋值需要用四元数。
1.欧拉角转四元数
Quaternion.Euler(Vector3 euler);
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
private Vector3 _euler;
private Vector3 _rSpeed;
void Start()
{
_euler = transform.rotation.eulerAngles;
_rSpeed=new Vector3(0, 10,0);
}
void Update()
{
_euler += _rSpeed;
Quaternion _rotation = Quaternion.Euler(_euler);
transform.rotation=_rotation;
Debug.Log(_euler);
}
}
2.朝向旋转
LookRotation(Vector3 forward, Vector3 upwards = Vector3.up)
LookRotation(Vector3 dir);
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
public Transform target;
private Vector3 _dir;
void Start()
{
_dir= target.transform.position - transform.position;
}
void Update()
{
_dir = target.transform.position-transform.position;
transform.rotation = Quaternion.LookRotation(_dir);
}
}
.可以实现和LookAt类似的功能。
3.插值旋转 Lerp&&Slerp
Lerp(Quaternion a,Quaternion b,float t)
线性插值，在小角度时匀速较准确>90°后可能会出现速度不均，性能相对Slerp更优
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
private Quaternion _aRotation;//起始四元数
private Quaternion _bRotation;//终点四元数
private float _time;//设置累计时间
private float totalTime;//设置匀速旋转的总时间
private float t;//插值系数
void Start()
{
_aRotation = transform.rotation;
_bRotation = Quaternion.Euler(0, 90, 0);//旋转到（0，90，0）转换为四元数
_time = 0f;//初始累计时间为0s
totalTime = 5f;//旋转完这一过程需要五秒
}
void Update()
{
_time += Time.deltaTime;//累计分子
t = _time / totalTime;//算插值t
transform.rotation=Quaternion.Lerp(_aRotation, _bRotation,t);//根据插值算四元数旋转位置
}
}
Slerp(Quaternion a, Quaternion b, float t)
球面线性插值，根据弧度的比例旋转，路径准确，速率恒定。
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
private Quaternion _aRotation;//起始四元数
private Quaternion _bRotation;//终点四元数
private float _time;//设置累计时间
private float totalTime;//设置匀速旋转的总时间
private float t;//插值系数
void Start()
{
_aRotation = transform.rotation;
_bRotation = Quaternion.Euler(0, 90, 0);//旋转到（0，90，0）转换为四元数
_time = 0f;//初始累计时间为0s
totalTime = 5f;//旋转完这一过程需要五秒
}
void Update()
{
_time += Time.deltaTime;//累计分子
t = _time / totalTime;//算插值t
transform.rotation = Quaternion.Slerp(_aRotation, _bRotation,t);//根据插值算四元数旋转位置
}
}
但就我个人而言，并不是很能感觉这俩的差异在哪。好像感觉都差不多。感觉没有Vector3里面的Lerp和Slerp的差异看的明显。
上面两个例子都是匀速的写法，如果没有将总时间和插值t相关联，单纯以某个固定的t值写的话就能实现非匀速的旋转了。指数增长的非匀速旋转。
四、rigibody
1.通过扭矩力旋转AddTorque
AddTorque(Vector3 torque, ForceMode mode = ForceMode.Force);
torque就是扭矩。
类型：Vector3
作用：定义扭矩的方向和大小。
方向：扭矩轴的朝向（如Vector3.up表示绕Y轴旋转）。
大小：扭矩的强度（单位：牛顿·米，N·m）。
ForceMode施加力的方式，有四种；
不再赘述，移动篇有大致区别分类
移动篇
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
private Rigidbody _rigidbody;
void Start()
{
_rigidbody=GetComponent<Rigidbody>();
}
void Update()
{
_rigidbody.AddTorque(Vector3.up *5);
}
}
鼠标滑动物体检视物体的效果
需要先给物体加上刚体组件并取消重力应用(use gravity)。
并且要注意鼠标Mouse X，Mouse Y和torque的关系.
Mouse X [-1,1] 左右
Mouse Y [-1,1] 上下
你可以试着转动Inspector里面的rotation的xyz。
如果是上下转的话你要转动rotation的x，对应鼠标Mouse Y。
进一步对应，rotation的x负值对应向下转，对应的Mouse Y的负值，向下。向上转亦然。
如果是上下转的话你要转动rotation的y，对应鼠标Mouse X。
进一步对应，rotation的y负值对应向右转，对应的Mouse Y的正值，向右。向左转亦然。
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
private Rigidbody _rigidbody;
public float rotX;
public float rotY;
public float strength = 10;
bool applyForce;
void Start()
{
_rigidbody= GetComponent<Rigidbody>();
}
void Update()
{
if (Input.GetMouseButton(0))
{
applyForce= true;
rotX=Input.GetAxis("Mouse X")*strength;
rotY= Input.GetAxis("Mouse Y")*strength;
}
else
applyForce = false;
}
void FixedUpdate()
{
if (applyForce)
{
//根据上面的分析，对应填入相应xy
_rigidbody.AddTorque(new Vector3(rotY,-rotX,0),ForceMode.Force);
}
}
}
2.调整旋转角速度
rigidbody.angularVelocity = new Vector3 _aVelocity;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
private Rigidbody _rigidbody;
void Start()
{
_rigidbody=GetComponent<Rigidbody>();
}
void Update()
{
_rigidbody.angularVelocity = new Vector3(0, 5, 0);
}
}
五、RotateAround
RotateAround(Vector3 point, Vector3 axis, float angle);
point围绕的中心
axis围绕的轴
angle每次旋转的角度
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
public Transform _target;
private float _angle;
void Start()
{
_angle = 2f;
}
void Update()
{
transform.RotateAround(_target.position,Vector3.up,_angle);
}
}
绕某物体的局部坐标的轴旋转：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Unity.Mathematics;
using Unity.VisualScripting.FullSerializer;
using UnityEditorInternal;
using UnityEngine;
public class CoordinateSystem1 : MonoBehaviour
{
public Transform _target;
private float _angle;
private Vector3 localYaxis;
void Start()
{
_angle = 2f;
}
void Update()
{
localYaxis=_target.TransformDirection(Vector3.up);
//将局部坐标的轴方向向量转为全局坐标方向向量
transform.RotateAround(_target.position, localYaxis, _angle);
}
}
浙公网安备 33010602011771号