Unity四元数的介绍和使用

Unity四元数

四元数

类似向量，但是有四个字段 x y z w
字段之间相互依赖，并且配合使用
所以不支持调整单个字段，需要整体赋值

四元数的管理方式 - 欧拉角

Unity有很多内置函数，可以简化四元数的处理

Inspector 面板 - 欧拉角 - 四元数

Inspector 面板中使用的数据就是四元数，四元数经过一系列转换显示为三维向量-欧拉角，
四元数的数值可以再Debug模式下看到。

四元数对比欧拉角

欧拉角相对简单，三维字段非常直观，但欧拉角遵从万向节锁，影响增量旋转的正常工作。
四元数相对复杂，四维字段比较晦涩，但不受万向节锁的影响，可以正常工作。

函数1：注视旋转 - LookRotation （Vector3 relativePos）

转向对象，使其面向目标
通过计算对象和目标之间的相对向量，可以使对象的Z轴指向目标
原理与transform.LookAt相似，但是内部使用的是四元数。

相对向量计算方法

目标位置 - 本对象位置 = 本对象指向目标位置对象的向量
比如：(1,0,0)-(0,0,0) =(1,0,0) 计算结果: (1,0,0)就是原点指向X轴1单位位置的向量
此时，对象朝向目标只要使z轴转向(1,0,0)的位置，即可完成旋转。

函数的第二个参数 - Up方向

第二个参数 = 轴的正上方向
比如： (0,1,0) 代表此对象旋转时，以Y轴向上的方向作为正方向。

参考代码

 public Transform target;

    void Update () 
    {
    
    
        Vector3 relativePos = target.position - transform.position;
        transform.rotation = Quaternion.LookRotation(relativePos);
    }

函数2：球形差值 - SLerp

Quaternion.Slerp(current, rotation, Time.deltaTime);
与线性插值 - Lerp类似，线性插值是在两个四元数之间均匀变化
球形差值是有一个曲线的过程，进行开始慢，中间变快的运动

参考代码

public Transform target;

    void Update () 
    {
    
    //这里是进行高度调整
        Vector3 relativePos = (target.position + new Vector3(0, 1.5f, 0)) - transform.position;
        Quaternion rotation = Quaternion.LookRotation(relativePos);

        Quaternion current = transform.localRotation;

        transform.localRotation = Quaternion.Slerp(current, rotation, Time.deltaTime);
        transform.Translate(0, 0, 3 * Time.deltaTime);
    }

常用函数3：使用轴和角度创建旋转 - AngleAxis

Quaternion AngleAxis(float angle, Vector3 axis);

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float Offset_Angle = 90;
Vector3 Axis = new Vector3(0,1,0);

void RotateByAngle(){
    
    
	transform.localRotation = Quaternion.AngleAxis(Offset_Angle, Axis);
}

常用字段1: 四元数归零 - identity

使对象的旋转数值调整为 (0,0,0)

void Start () 
    {
    
    
        transform.rotation = Quaternion.identity;
    }

常用字段2：本地欧拉角 - localEulerAngles

相对于父对象的旋转信息 - 作为欧拉角展示

代码展示1 -获取三维欧拉角

	Vector3 infoRotation = transform.localEulerAngles;

代码展示2-获取XYZ单独一个轴的角度

	float angleX = transform.localEulerAngles[0];
	float angleY = transform.localEulerAngles[1];
	float angleZ = transform.localEulerAngles[2];