Unity3D中欧拉角的使用(一)

喜欢ヅ旅行 2022-05-22 03:09 256阅读 0赞

【写在前面】阅读本文需要对欧拉角的基本知识有一定的了解。如果有不清楚的地方，可以留言提问。

# 1. Unity 3d中与欧拉角有关的API #

以下一共讲述了5个相关的API，前4个通过给transform组件的属性赋值实现旋转，最后1个直接使用transform组件的方法实现旋转。值得注意的是，前2个方法(包含local关键字)可以实现基于父节点坐标系的旋转。

**1.**`transform.localRotation //transfrom组件属性`  
该属性表示了在父节点坐标系中的旋转情况。通常使用四元数来进行初始化。例如  
`xxx.transform.localrotation=Quaternion.Euler(0.0f,0.0f,0.0f);`

**2.**`transform.localEulerAngles //transform组件属性`  
该属性也表示了在父节点坐标系中的旋转情况，只是直接通过欧拉角来初始化。例如

`xxx.transform.localEulerAngles = new Vector3 (0.0f,0.0f,0.0f);`

**3.**`transform.rotation //transform组件属性`  
该属性表示了在全局坐标系下的旋转情况。通常使用四元数来赋值。例如  
`xxx.transform.rotation=Quaternion.Euler(0.0f,0.0f,0.0f);`

**4.**`transfrom.eularAngles //transform组件属性`  
该属性也表示了在全局坐标系下的旋转情况，直接使用欧拉角来赋值。例如  
`xxx.transform.eulerAngles = new Vector3(0.0f,0.0f,0.0f);`

**5.**`transform.Rotate(Vector3 eularAngles Space relativeTo) //transform组件方法`  
该方法同样是使得transform实例在参考坐标系中做旋转。同时该方法也可以实现绕某向量旋转(此处不做展开)。

# 2.欧拉角顺规 #

旋转的欧拉角按照先后旋转的顺序，共有12种顺规：非对称型欧拉角`X-Y-Z X-Z-Y Y-X-Z Y-Z-X Z-X-Y Z-Y-X`，对称型欧拉角`X-Y-X X-Z-X Y-X-Y Y-Z-Y Z-X-Z Z-Y-Z`。  
分享一篇讲述旋转问题比较好的[博客][Link 1]，可以参考。

# 3.关于API的使用测试 #

以下的测试都是基于以下图像进行的，在下面的图像中，从左至右分别是Cube0、Cube1、Cube2。且Cube0是根节点，Cube1是父节点，Cube2是子节点。  
![这里写图片描述][70]

\#\#3.1 Rotate方法使用  
**实例3.1.1**：直接使用Rotate()控制立方体绕**单一**坐标轴旋转。

//调整三个立方体的位置，便于观察
    cube0.transform.position = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
    cube1.transform.position = new Vector3(0.0f, 0.0f, 2.0f);
    cube2.transform.position = new Vector3(0.0f, 0.0f, 4.0f);
    
    //控制根节点Cube0绕Z轴旋转45度
    cube0.transform.Rotate(new Vector3(0.0f, 0.0f, 45.0f));

![这里写图片描述][70 1]  
【结果分析】与初始图像对比，三个立方体都沿着蓝色的Z轴旋转了45°。说明Rotate()f方法确实起到了控制效果，且可以带动子节点一起转动。

**实例3.1.2**：直接使用Rotate()控制立方体绕**两个**坐标轴旋转。在前面代码的基础上修改为如下代码。  
`cube0.transform.Rotate(0.0f,45.0f,45.0f)`.

![70 2][]  
【结果分析】发现此时立方体在Y轴和Z轴方向上都旋转了45°。下面增加两个实验，测试绕Y轴旋转和绕Z轴旋转的顺序。

![这里写图片描述][70 3]  
![这里写图片描述][70 4]  
【结果分析】该测试将原本`Rotate(new Vector3(0.0f,45.0f,45.0f))`分解为两个部分执行。前一张图先绕Z轴旋转45°，然后再绕y轴旋转45°。后一张图的执行顺序相反。我们发现原本旋转的结果与第二种一样，说明`Rotate(new Vector3(0.0f,45.0f,45.0f))`的旋转顺序是先绕Z轴旋转45°，然后绕Y旋转45°。

**实例3.1.3**  
该实例中同时绕3个坐标轴都作一定角度的旋转。并且使用不同的参考坐标系。在之前的实例中均默认使用Space.Self为参考坐标系。下面的两个测试分别使用自身坐标系Space.Self和世界坐标系Space.World。  
**1）Space.Self**  
使用`cube0.transform.Rotate(new Vector3(-30.0f, 45.0f, 45.0f), Space.Self);`控制，同时将其拆分为不同的顺序执行，例如

cube0.transform.Rotate(new Vector3(0.0f, 0.0f, 45.0f), Space.Self);
    cube0.transform.Rotate(new Vector3(-30.0f, 0.0f, 0.0f), Space.Self);
    cube0.transform.Rotate(new Vector3(0.0f, 45.0f, 0.0f), Space.Self);  //Z-X-Y顺规

![这里写图片描述][70 5]  
【结果分析】可以发现综合旋转与使用`Y-X-Z`的结果是一致的，\*\*这个结论是非常让人疑惑的。\*\*换句话说，维基百科中提到的Unity3d中顺规和此处是不相符的。

**2）Space.World**  
使用`cube0.transform.Rotate(new Vector3(-30.0f, 45.0f, 45.0f),Space.World);`控制，同时也将其拆分为不同的顺序执行，例如

cube0.transform.Rotate(new Vector3(0.0f, 0.0f, 45.0f), Space.World);
    cube0.transform.Rotate(new Vector3(-30.0f, 0.0f, 0.0f), Space.World);
    cube0.transform.Rotate(new Vector3(0.0f, 45.0f, 0.0f), Space.World);  //Z-X-Y顺规

![这里写图片描述][70 6]  
【结果分析】在使用世界坐标系作为旋转参照坐标系时，使用`Z-Y-X`顺规分步执行的结果与综合执行的结果相同。该`Z-Y-X顺规`是维基百科中给的Unity 3d的顺规。

**实例3.1.4**  
利用Rotate()控制子节点的旋转  
![这里写图片描述][70 7]  
【结果分析】`Rotate()`方法针对父节点或者子节点的旋转都是一样的，都是基于全局坐标或者自身坐标系进行旋转。与父子节点没有任何联系。

利用transform属性来设置旋转的测试将在下一篇文章中进行讲解。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/icevmj/article/details/80280929
[70]: /images/20220522/afeb7913b9094fed804c83d51caad470.png
[70 1]: /images/20220522/6933d2c4f1e741a7b142180d81c26804.png
[70 2]: /images/20220522/0ac43735faff420489da88ab2e19eee9.png
[70 3]: /images/20220522/92ca719d80a4410e9be0cc44403c45d8.png
[70 4]: /images/20220522/c264f32861134fa7818f54cacde6aa0a.png
[70 5]: /images/20220522/0e36f9178b3144cfbc3935acacd93f1e.png
[70 6]: /images/20220522/623565f2693d4de98424f1098a70d966.png
[70 7]: /images/20220522/f540b817942a450286f6c50a8ddba218.png