在一个物体的监察面板中,Transform组件的第二项Rotation就是物体的旋转,三个值分别是物体沿xyz轴旋转的角度,称为欧拉角(Euler Angle)。但是如果我们像xyz坐标那样用这三个值来表示物体的旋转,则可能出现万向节死锁(Gimbal Lock)、插值不平滑等问题。

在Unity中,旋转的完整表示不是由3个,而是4个数字:x, y, z, w构成的,而且前三个值也不等于欧拉角。这种结构称为四元数Quaternion。让我们先来看看官方文档是怎么说的。

Description
They are based on complex numbers and are not easy to understand intuitively. You almost never access or modify individual Quaternion components (x,y,z,w); most often you would just take existing rotations (e.g. from the Transform) and use them to construct new rotations (e.g. to smoothly interpolate between two rotations).

大概解释一下。四元数并不容易直观理解,但幸运的是,我们几乎不需要单独处理某个四元数中x, y, z, w的数值(实际上官方也不建议你这么做),而一般只需获取一个现存的四元数值,然后用它构建一个新的旋转。四元数的原理涉及到了图形学的知识,将来如果写到OpenGL部分博主再做具体介绍。如果你是刚入门Unity的小白,可以暂时不用理解它的原理。

官方也说明了会常用到的四元数方法:

The Quaternion functions that you use 99% of the time are: Quaternion.LookRotation, Quaternion.Angle, Quaternion.Euler, Quaternion.Slerp, Quaternion.FromToRotation, and Quaternion.identity. (The other functions are only for exotic uses.)

我们在这节会讲解Quaternion.identity和Quaternion.Euler,在下一节讲解Quaternion.LookRotation和Quaternion.Slerp。

先来看一个简单的实例。

在这个例子中,我们要动态生成一个Cube。首先将一个Cube拖入新建的Prefabs文件夹制作一个prefab,然后在脚本中实例化它。

Instantiate方法可以实例化一个物体。最基本的,我们会使用两个参数的版本:源物体,也就是制成的prefab,和位置,一个Vector3变量。但现在我们可以看到,重载的函数还允许我们传入一个四元数,指定物体的初始旋转。

Unity 矩形旋转后的点位 unity物体旋转_四元数


而Quaternion.identity这个值代表的就是无旋转

脚本SpawnCube:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SpawnCube : MonoBehaviour
{
    public GameObject cubePrefab;

    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
        {
            Instantiate(cubePrefab, Vector3.zero, Quaternion.identity);
        }
    }
}

回到Unity,让脚本引用到我们的prefab,运行。当我们按下空格键时,就会实例化一个新的无旋转立方体。

Unity 矩形旋转后的点位 unity物体旋转_Unity 矩形旋转后的点位_02


如果我们想让这个立方体带有旋转呢?前面说到,我们一般不会直接编辑xyzw的数值,因此使用new Quaternion(x, y, z, w)的方式是不合适的。这时我们就要用到Quaternion.Euler:

Unity 矩形旋转后的点位 unity物体旋转_System_03


它会根据传入的欧拉角返回一个对应的四元数对象。让我们稍微修改上面的脚本:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class SpawnCube : MonoBehaviour
{
    public GameObject cubePrefab;

    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
        {
            Instantiate(cubePrefab, Vector3.zero, Quaternion.Euler(45, 45, 45));
        }
    }
}

现在运行游戏,我们就可以生成一个斜立着的立方体了。

Unity 矩形旋转后的点位 unity物体旋转_System_04

在下一节,我们会讲解有关旋转的两个非常实用的函数:Quaternion.LookRotation和Quaternion.Slerp。