【Unity】常见对象旋转方法

1 前言

        记录下常见的游戏对象旋转API。

2 旋转API

2.1 Transform.Rotate

        自身旋转。

public void Rotate(Vector3 eulers, Space relativeTo = Space.Self);

• eulers：旋转角度。

• relativeTo：坐标轴。

代码：

using UnityEngine;
 
public class _Rotation : MonoBehaviour
{
    void Update()
    {
        //以世界坐标轴，旋转y轴
        this.transform.Rotate(new Vector3(0, 0.1f, 0), Space.World);
    }
}

演示：

代码：

using UnityEngine;
 
public class _Rotation : MonoBehaviour
{
    void Update()
    {
        //以自身坐标轴，旋转y轴
        this.transform.Rotate(new Vector3(0, 0.1f, 0), Space.Self);
    }
}

演示：

2.2 Transform.RotateAround

        绕某一点的某轴旋转。

public void RotateAround(Vector3 point, Vector3 axis, float angle);

• point：旋转中心点。（绕谁旋转）

• axis：旋转轴。（中心点的轴）

• angle：旋转角度。

代码：

using UnityEngine;
 
public class _Rotation : MonoBehaviour
{
    public GameObject Center;
    void Update()
    {
        //以自己为中心点，绕世界y轴旋转，每秒30度。
        //this.transform.RotateAround(this.transform.localPosition, Vector3.up, 30.0f * Time.deltaTime);
        //以自己为中心点，绕自身y轴旋转，每秒30度。
        //this.transform.RotateAround(this.transform.localPosition, this.transform.up, 30.0f * Time.deltaTime);
 
        //以Center为中心点，绕Center自身z轴旋转，每秒30度。
        this.transform.RotateAround(Center.transform.localPosition, Center.transform.forward, 30.0f * Time.deltaTime);
    }
}

演示：

图中，长条矩形是Center，蓝色轴是z轴。

2.3 Quaternion.RotateTowards

        四元数计算，从某一角度转到某一角度。 ​ 使用四元数不会出现万向锁问题，具体四元数角度与Vector角度的区别可自行查询，在旋转效果上基本没什么区别。

public static Quaternion RotateTowards(Quaternion from, Quaternion to, float maxDegreesDelta);

• from：当前角度。（四元数形式的角度）

• to：目标角度（四元数形式的角度）

• maxDegreesDelta：每次执行时的最大旋转角度。

代码：

using UnityEngine;
 
public class _Rotation : MonoBehaviour
{
    //选择最终角度
    Quaternion qua;
 
    void Start()
    {
        //确定好旋转的最终角度，在当前坐标系y轴上加200度。然后将欧拉角转为四元数。
        qua = Quaternion.Euler(this.transform.localEulerAngles + new Vector3(0, 200, 0));
    }
 
    private void Update()
    {
        //从当前角度往目标角度旋转，每次旋转的最大值为30.0f * Time.deltaTime，基本除了最后一次旋转，前面的每次旋转都是这个值，因为最后一次到达目标角度所需要旋转的角度可能小于30.0f * Time.deltaTime。
        this.transform.localRotation = Quaternion.RotateTowards(this.transform.localRotation, qua, 30.0f * Time.deltaTime);
    }
}

演示：

可以看到，箭头旋转了大概200度。

        但同时我们也发现了一个问题，在定最终位置时设置的是y轴加200度，那这里应该是顺时针旋转呀，怎么是逆时针呢？这是因为此函数在旋转时，每次都会走最小角度，这一点很重要，在实际应用时是会影响到功能开发的。有个特例：那么180度和-180度怎么旋转，答案是：180逆时针，-180度顺时针，哎就是反着玩。
        还有我们对对象的transform中的旋转x、y、z进行修改，实际旋转是绕坐标轴的x、y、z，而不是对象本身的x、y、z。Inspector面板里Transform中的信息显示的是局部信息，我们可以尝试手动修改，就会发现其是绕局部坐标轴的三轴旋转。代码里我是都是用的local角度，所以这里是绕自身所在局部坐标系三轴旋转。当然，案例中目前箭头模型没有父级，所以其局部坐标系就是世界坐标系。我们可以看到箭头是以世界坐标系的y轴旋转的，这是因为目前世界坐标系就是我们的局部坐标系。在代码中我们增加了y值，所以是以局部坐标系（这里就是世界）的y轴旋转了200度来定最终角度的，结果就是图中是以世界坐标轴的y轴来旋转的。
        额，还有一点，绕最小角度旋转到目标角度，在Inspector面板中，x、y、z的变化是按实际旋转来变化。比如我们初始Rotation y是0，然后代码里加200来旋转，是不是应该旋转到200？错，因为我们走最小角度，所以逆时针旋转，然后角度就从0变化到-160度，-160和200度位置相同，差一圈。但实际上，Inspector面板中Transform组件里的Rotation显示的不是真正的欧拉角，我们在Inspector面板上设置的Rotation的欧拉角值在运行后debug出来的都是在[0,360）内，Unity会调整它。这里的-160就不是欧拉角真正的值，输出的话会发现是200度，角度变化过程是从一个接近360的角度→200。局部、世界欧拉角都是如此。但需要知道的是，本身这个旋转函数Quaternion.RotateTowards是使用四元数旋转的，四元素角度是区分正负的。

PS：另外也可以实现箭头的无限旋转，在Update里一直更新目标角度就行了，这就不演示了，很基础的思路。

2.4 Vector3.RotateTowards

        从某一角度转到某一角度。

public static Vector3 RotateTowards(Vector3 current, Vector3 target, float maxRadiansDelta, float maxMagnitudeDelta);

• current：当前角度。

• target：目标角度。

• maxRadiansDelta：每次执行时允许旋转的最大角度。

• maxMagnitudeDelta：此旋转所允许的矢量大小的最大变化。（希望返回的方向向量长度，最大有效值为目标方向向量（target）的长度，传0将返回单位向量长度）（前面是我看别人的解释说是长度，但我也不确定这到底是个什么）

代码：

using UnityEngine;
 
public class _Rotation : MonoBehaviour
{
    //选择最终角度
    Vector3 vc;
 
    void Start()
    {
        //确定好旋转的最终角度，在当前y轴上加200度
        vc = this.transform.localEulerAngles + new Vector3(0, 200, 0);
    }
 
    private void Update()
    {
        //从当前角度往目标角度旋转，每次旋转的最大值为30.0f * Time.deltaTime，基本除了最后一次旋转，前面的每次旋转都是这个值
        this.transform.localEulerAngles = Vector3.RotateTowards(this.transform.localEulerAngles, vc, 30.0f * Time.deltaTime, 10);
    }
}

演示：

跟Quaternion.RotateTowards类似，但不如其好用，而且最终角度设置不好还会造成不停胡乱旋转的情况，不好用。

        另外，在旋转前，Inspector不是以Inspector面板中的欧拉角，是以调整后在[0,360）的欧拉角旋转。比如初始y设置-5度，目标设为200度，那么在运行时实际就是从335→200的旋转，会逆时针。另外输入的角度值应在[0,360）范围内（在代码中设置为负角度的话，就会以负值输入），否则会胡乱旋转。
        总结一下就是，旋转时自身欧拉角会被定到[0,360)内，所定的最终目标角度值也应在[0,360)内（否则会胡乱旋转），然后就是从当前角度往目标角度旋转，这样以来实际就是在两个[0,360)范围内的角度之间旋转，这样一看，此API的旋转过程就比较清晰了。

3 结束语

        后续根据情况再补充，一般情况下，本文前三个旋转操作就能满足大部分需求了。Quaternion.RotateTowards是真滴好用！是真滴好用！是真滴好用！只需要给出起始四元数角度和终点四元数角度就好，完全不担心出问题，就是其只走小角度的问题有时候会影响使用，不过这种情况选Transform.Rotate就好，是最简单的方法也正因此可塑性、灵活性很强。