Unity教程之-Unity3d第一人称视角MouseLook源码分析

 

本文对Unity第一视角MouseLook源码继续深入分析,并引用一些四元数的数学概念来阐述代码工作原理。

导入资源:

在Project栏导入Characters,其中里面包含FirstPersonCharacters相关资源。

源码文件:

Characters->FirstPersonCharacters->script->MouseLook.cs

源码附注释:


public class MouseLook
{
public float XSensitivity = 2f;//X灵敏度
public float YSensitivity = 2f;//Y灵敏度
public bool clampVerticalRotation = true;//是否夹紧视角
public float MinimumX = -90F;//绕x轴旋转角度,低头极限
public float MaximumX = 90F;//绕x轴旋转角度,抬头极限
public bool smooth;//是否开启平滑视角过度
public float smoothTime = 5f;//平滑时间


private Quaternion m_CharacterTargetRot;//角色旋转的目标角度(角色旋转会带动相机旋转)
private Quaternion m_CameraTargetRot;//相机旋转的目标角度(相机旋转不会带动角色旋转)


public void Init(Transform character, Transform camera)
{
m_CharacterTargetRot = character.localRotation;
m_CameraTargetRot = camera.localRotation;
}


public void LookRotation(Transform character, Transform camera)
{
float yRot = CrossPlatformInputManager.GetAxis("Mouse X") * XSensitivity;
float xRot = CrossPlatformInputManager.GetAxis("Mouse Y") * YSensitivity;
//请注意,mouseX转换为y轴旋转,mouseY转换为x轴旋转
m_CharacterTargetRot *= Quaternion.Euler (0f, yRot, 0f);//左右视角
m_CameraTargetRot *= Quaternion.Euler (-xRot, 0f, 0f);//上下视角

if(clampVerticalRotation)//夹紧x轴旋转角度[-90,90],亦即上下视角,默认开启
m_CameraTargetRot = ClampRotationAroundXAxis (m_CameraTargetRot);


if(smooth)
{   //划动视角时,是否开启平滑模式,slerp进行插值,默认关闭
character.localRotation = Quaternion.Slerp (character.localRotation,

m_CharacterTargetRot,
smoothTime * Time.deltaTime);
camera.localRotation = Quaternion.Slerp (camera.localRotation,

m_CameraTargetRot,
smoothTime * Time.deltaTime);
}
else
{
character.localRotation = m_CharacterTargetRot;
camera.localRotation = m_CameraTargetRot;
}
}


Quaternion ClampRotationAroundXAxis(Quaternion q)
{
q.x /= q.w;
q.y /= q.w;
q.z /= q.w;
q.w = 1.0f;
//见下文对四元数的解释
 //Rad2Deg弧度转度,Deg2Rad度转弧度
float angleX = 2.0f * Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan (q.x);
//Mathf.Clamp将数值归入到指定区间,如数值已在区间内无变化,若数值超出区间则就近归入到区间端点。
angleX = Mathf.Clamp (angleX, MinimumX, MaximumX);
//Tan为三角函数
q.x = Mathf.Tan (0.5f * Mathf.Deg2Rad * angleX);

return q;
}

}

四元数:

四元数(Quaternion)和旋转

unity 提供四元数类,同时说明如果你不熟系四元数千万不要修改x,y,z,w。

在ClampRotationAroundXAxis对四元数x,y,z,w进行了修改,如果不了解四元数,则无法理解这段代码。下面这篇文章让我们大致理解了什么是四元数。我们不是研究数学的,所以没必要深究,只要有助于我们理解这段代码即可。

文章中,有此片段:

给定一个欧拉旋转(X, Y, Z)(即分别绕x轴、y轴和z轴旋转X、Y、Z度),则对应的四元数为

x = sin(Y/2)sin(Z/2)cos(X/2)+cos(Y/2)cos(Z/2)sin(X/2)
y = sin(Y/2)cos(Z/2)cos(X/2)+cos(Y/2)sin(Z/2)sin(X/2)
z = cos(Y/2)sin(Z/2)cos(X/2)-sin(Y/2)cos(Z/2)sin(X/2)
w = cos(Y/2)cos(Z/2)cos(X/2)-sin(Y/2)sin(Z/2)sin(X/2)

根据此公式,我们得知q.x/q.w =tanθ/2,

我们将θ/2的弧度角转换为θ度角,float angleX = 2.0f * Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan (q.x);

把这个角夹紧在[-90,90],Mathf.Clamp (angleX, MinimumX, MaximumX);

再把这个角,转换为四元数所需要的形式。请注意,在此段代码q.y和q.z始终为0,并且,因为q.w=1所以x便可直接赋值为tanθ/2

如果q.w赋值为cosθ/2,那么q.x则需要赋值为sinθ/2,依照四元数关系这两个四元数模不一样,定义提及只有模为1的四元数才可以用于旋转。

这两个四元数(sinθ/2,0,0,cosθ/2),(tanθ/2,0,0,1)应该可以代表同一旋转角度,只不过第二个四元数模不为1需要转换。好了本篇unity3d教程到此结束,下篇我们再会!