Unity - 旋转方法

前言

本文梳理了Unity中常用的旋转方法，涉及两大类：Transform、Quaternion。

Transform 类

Rotate()

此方法重载多，易理解，在连续动态旋转中较为常用。

/*
    objsTrans[]为多物体的Transform组件，下标从1开始
    direction为(0,0,36)、Speed为1；
    初始时，1、2、4物体的rotation=(0,0,0)，3、5、6物体的rotation=(180,0,0)，其余均为默认值
*/

// Rotate(Vector3 eulerAngles)：以欧拉角旋转
objsTrans[1].Rotate(direction * Speed * Time.fixedDeltaTime);

// Rotate(Vector3 axis, float angle)：绕axis轴，旋转angle度
objsTrans[2].Rotate(Vector3.forward, 36 * Speed * Time.fixedDeltaTime);

// Rotate(Vector3 eulerAngles, Space relativeTo)：以欧拉角旋转，但参照的是本地坐标系
objsTrans[3].Rotate(direction * Speed * Time.fixedDeltaTime, Space.Self);

// Rotate(float xAngle, float yAngle, float zAngle)：绕各轴旋转 X angle度
objsTrans[4].Rotate(0, 0, 36 * Speed * Time.fixedDeltaTime);

// Rotate(Vector3 axis, float angle, Space relativeTo)：绕axis轴，旋转angle度，但参照的是本地坐标系
objsTrans[5].Rotate(Vector3.forward, 36 * Speed * Time.fixedDeltaTime, Space.Self);

// Rotate(float xAngle, float yAngle, float zAngle, Space relativeTo)：绕各轴旋转 X angle度，但参照的是本地坐标
objsTrans[6].Rotate(0, 0, 36 * Speed * Time.fixedDeltaTime, Space.Self);

RotateAround()

// RotateAround(Vector3 point, Vector3 axis, float angle)：绕穿过世界坐标中的 point 的 axis 旋转 angle 度
objsTrans[1].RotateAround(Vector3.zero, Vector3.forward, 36 * Speed * Time.fixedDeltaTime);

eulerAngles

以欧拉角表示的旋转（以度为单位），是一个 Vector3类型的属性。

// 设定物体的欧拉角(本质为四元数)为 (0,0,90)
objsTrans[1].eulerAngles = new Vector3(0, 0, 90);

LookAt()

这是比较常用的一个旋转类的函数，比如敌人、场景的AI等。其功能是 旋转物体、使其z轴始终指向目标物体。target、worldPosition参数为目标物体信息，worldUp参数较为特殊，涉及旋转时自身坐标系与世界坐标系的约束问题（见下图对比）。

LookAt(Transform target);
LookAt(Vector3 worldPosition);
LookAt(Transform target, Vector3 worldUp = Vector3.up);
LookAt(Vector3 worldPosition, Vector3 worldUp = Vector3.up);

Quaternion 类

四元数用于表示旋转，所有的 rotation都为Quaternion类型，没有Vector3类型的 eulerAngles 直观，但其不受万向锁影响，可以轻松插值运算。

eulerAngles

四元数的欧拉角形式，原有的转换为欧拉角的方法如ToEuler()、ToEulerAngle()已被弃用。。

Quaternion quaternion = new Quaternion { eulerAngles = new Vector3(0, 0, 90) };
objsTrans[1].rotation = quaternion;   // 直接设定物体的rotation(即四元数)为 (0,0,90)

AngleAxis

用法非常类似上述对rotation赋值，其本质是 函数创建并返回一个四元数，进行赋值。

//Quaternion AngleAxis(float angle, Vector3 axis)：绕 axis轴，旋转 angle 度
objsTrans[1].rotation = Quaternion.AngleAxis(90, Vector3.forward);

SetLookRotation()

功能类似Transform.LookAt()，但注意，此处View参数不是目标物体的坐标，而应是两者的矢量差（当前物体指向目标物体的矢量）。up含义同上文所提的worldUp。

// SetLookRotation(Vector3 view);
// SetLookRotation(Vector3 view, Vector3 up= Vector3.up);
Quaternion quaternion = Quaternion.identity;
quaternion.SetLookRotation(objsTrans[2].position-objsTrans[1].position);
objsTrans[1].rotation = quaternion;	//使物体1看向物体2

LookRotation()

用法及含义同SetLookRotation()。

// LookRotation (Vector3 forward, Vector3 upwards= Vector3.up);
Quaternion quaternion = Quaternion.LookRotation((objsTrans[2].position - objsTrans[1].position), Vector3.up);
objsTrans[1].rotation = quaternion;

SetFromRotation()

直观理解：存在物体123，物体1以自身为中心，由12的向量旋转为13的向量；就像三物体处于扇形的三个端点，物体1旋转的度数为该扇形的圆心角。注意区别于LookAt()，LookAt()方法是z轴始终指向目标物体，而该方法是12、13物体间的虚拟连线的方向变更，不涉及z轴朝向谁。

// SetFromToRotation (Vector3 fromDirection, Vector3 toDirection)：创建一个从 fromDirection 旋转到 toDirection 的旋转
Quaternion quaternion = new Quaternion();
quaternion.SetFromToRotation(objsTrans[2].position, objsTrans[3].position);	//设定初始和最终朝向坐标
objsTrans[1].rotation = quaternion;

Slerp()

直观理解：物体1从物体2的rotation、进行插值旋转变为物体3的rotation。

// Quaternion Slerp(Quaternion a, Quaternion b, float t)：在 a 和 b 之间以球形方式插入 t。参数 t 被限制在 [0, 1] 范围内
objsTrans[1].rotation = Quaternion.Slerp(objsTrans[2].rotation, objsTrans[3].rotation, Time.time);

参考

• Unity Documentation
• Unity常用旋转API - feng
• unity 3d 中的quaternion.Slerp的作用以及用法 - hhjun0120