Unity3D Quaternion各属性和函数测试

Quaternion属性与方法

一，属性：

x、y、z就不说了，只看一个eulerAngles，代码如下：
public Quaternion rotation = Quaternion.identity;

void Start()
{
rotation.eulerAngles = new Vector3(0, 30, 0);
transform.rotation = rotation;
print(rotation.eulerAngles.y);
}


效果：将物体绕y轴顺时针转30°，效果与transform.eulerAngles相同。物体rotation = (0,30,0)。但是不能直接为transform.rotation.eulerAngle赋值。

二，方法

1，function ToAngleAxis (out angle :float, out axis :Vector3) :void
public float angle = 0.0F;
public Vector3 axis = Vector3.zero;

void Start()
{
transform.eulerAngles = new Vector3(0, 90, 0);
transform.rotation.ToAngleAxis(out angle, out axis);
print(angle + " " + axis);
}


效果：将物体的旋转角度返回到angles和axis里（物体的z轴和世界坐标z轴的夹角）。
输入：transform.localEulerAngles=(0,0,0);
输出：angle=0, axis=(1,0,0);
输入：transform.localEulerAngles=(0,90,0);
输出：angle=90,axis=(0,1,0);
输入：transform.localEulerAngles=(270,0,0);
输出：angle=90,axis=(-1,0,0)

2，function SetFromToRotation (fromDirection :Vector3, toDirection :Vector3) :void
private Vector3 _from = Vector3.one;
private Vector3 _to = new Vector3(100f, 200f, 100f);
private Quaternion q;
private Vector3 headUpDir;

void Start()
{
q.SetFromToRotation(_from, _to);
transform.rotation=q;
headUpDir=transform.TransformDirection(Vector3.forward);
}


效果：把物体的fromDirection旋转到toDirection
输入：a=Vector3(0,0,1); b=Vector3(0,1,0)//把z轴朝向y轴
输出： q=(-0.7,0,0,0.7); headUpDir=(0,1,0)
输入：a=Vector3(0,0,1); b=Vector3(1,0,0)//把z轴朝向x轴
输出： q=(0,0.7,0,0.7); headUpDir=(1,0,0)
输入：a=Vector3(0,1,0); b=Vector3(1,0,0)//把y轴朝向x轴
输出： q=(0,0,-0.7,0.7); headUpDir=(0,0,1)

3，function SetLookRotation (view : Vector3, up : Vector3 = Vector3.up) : void
public Transform obj1;
public Transform obj2;
Quaternion q;

void Update()
{
q.SetLookRotation(obj1.position, obj2.position);
transform.rotation = q;
}


效果：类似于LookAt()方法，使物体1始终注视着物体2

4， static operator * (lhs : Quaternion, rhs : Quaternion) : Quaternion
public Transform extraRotation;

void Update()
{
transform.rotation *= extraRotation.rotation;
}


效果：组合旋转lhs和rhs。旋转一个点，首先用lhs，然后用rhs旋转，与使用组合旋转相同。注意旋转不可交换： lhs*rhs不等于rhs*lhs。 我理解旋转的角度就是将*号两边的角度加起来。

5，static operator * (rotation : Quaternion, point : Vector3) : Vector3
Vector3 relativeDirection = Vector3.forward;
Vector3 absoluteDirection;

void Update () {
absoluteDirection = transform.rotation * relativeDirection;
transform.position += absoluteDirection * Time.deltaTime;
}


效果：将一个向量根据rotation旋转到另一个向量。

6，static function Dot (a : Quaternion, b : Quaternion) : float
效果：将两个Quaternion点乘，返回一个float值，意义待补充。

7，static function AngleAxis (angle : float, axis : Vector3) : Quaternion
void Start(){
        transform.rotation = Quaternion.AngleAxis(30, Vector3.up);
}


效果：将物体绕axis旋转angle度。

8，static function FromToRotation (fromDirection :Vector3, toDirection :Vector3) : Quaternion
transform.rotation = Quaternion.FromToRotation(Vector3.up, transform.forward);


效果：跟SetFromToRotation差不多，区别是可以返回一个Quaternion。通常用来让transform的一个轴向(例如 y轴)与toDirection在世界坐标中同步。

9，static function LookRotation (forward :Vector3, upwards :Vector3 =Vector3.up) : Quaternion
效果：跟SetLootRotation差不多，区别是可以返回一个Quaternion。

10，static function Slerp (from : Quaternion, to : Quaternion, t :float) : Quaternion
public Transform from;
public Transform to;
public float speed = 0.1F;
void Update() {
    transform.rotation = Quaternion.Slerp(from.rotation, to.rotation, Time.time * speed);
}


效果：球面插值，插值不是等角速度的，而是变速的。 会有越来越慢的感觉。

11，static function Lerp (from : Quaternion, to : Quaternion, t :float) : Quaternion

效果：与Slerp效果差不多，效率比Slerp高但是如果from和to相差过大效果会不好，会返回一个标准化的Quaternion。

12，static function RotateTowards (from : Quaternion, to : Quaternion, maxDegreesDelta :float) : Quaternion

效果：旋转一个角度从from向to。与Slerp基本相同，但这个函数的角速度永远不会超过maxDegreesDelta。负的maxDegreesDelta值将使旋转远离to。

13，static function Inverse (rotation : Quaternion) : Quaternion

效果：返回反向的旋转。

14，static function Angle (a : Quaternion, b : Quaternion) :float
public Transform target;
void Update(){
     float angle = Quaternion.Angle(transform.rotation, target.rotation);
}


效果：返回a和b两者之间的角度。

15，static function Euler (x :float, y :float, z :float) : Quaternion
public Quaternion rotation = Quaternion.Euler(0, 30, 0);


效果：把旋转角度变成对应的Quaternion。

三，实例
var target : Transform;
var edgeBorder = 0.1;
var horizontalSpeed = 360.0;
var verticalSpeed = 120.0;
var minVertical = 20.0;
var maxVertical = 85.0;

private var x = 0.0;
private var y = 0.0;
private var distance = 0.0;

function Start()
{
    x = transform.eulerAngles.y;
    y = transform.eulerAngles.x;
    distance = (transform.position - target.position).magnitude;
}

function LateUpdate()
{
    var dt = Time.deltaTime;
    x -= Input.GetAxis("Horizontal") * horizontalSpeed * dt;
    y += Input.GetAxis("Vertical") * verticalSpeed * dt;
     
    y = ClampAngle(y, minVertical, maxVertical);
      
    var rotation = Quaternion.Euler(y, x, 0);
    var position = rotation * Vector3(0.0, 0.0, -distance) + target.position;
    //print(rotation + " && " + rotation * Vector3(0.0, 0.0, -distance));
    transform.rotation = rotation;
    transform.position = position;
}

static function ClampAngle (angle : float, min : float, max : float) {
    if (angle < -360)
        angle += 360;
    if (angle > 360)
        angle -= 360;
    return Mathf.Clamp (angle, min, max);
}


非常有意思的一个例子，来自unity官方工程ShadowDemoProject，效果是可以通过键盘使摄像机围绕一点自由旋转，类似于在一个球面上运动。
var position = rotation * Vector3(0.0, 0.0, -distance) + target.position;


这一句非常有意思，也很难理解，完全理解了这一句后，Quaternion在你手里会变的非常强大！