Unity手势控制物体球形旋转

越人語天

已于 2022-10-16 20:29:32 修改

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分类专栏： Unity小技巧文章标签： unity 游戏引擎

于 2022-10-16 20:13:57 首次发布

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本文介绍如何在Unity中实现物体绕绝对坐标轴旋转的方法，避免万向锁问题。通过构造旋转矩阵并利用四元数进行旋转运算，确保物体可以平滑且准确地按照预期路径旋转。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

目的:当我想让物体绕Y轴旋转时,无论他当前的朝向都可以绕绝对Y轴转,同理X轴,Z轴.同时不可以有万向锁.

原理:当我们物体绕轴旋转时,其实是矩阵相乘,所以我们需要先算出当前要旋转角度的旋转矩阵,代码如下,原理线代


    private Quaternion GetRotation(Vector3 rotateDeg)
    {
        float angleZ = Mathf.Deg2Rad * (rotateDeg.z);
        Matrix4x4 rMatrixZ = new Matrix4x4();
        rMatrixZ.SetRow(0, new Vector4(Mathf.Cos(angleZ), -Mathf.Sin(angleZ), 0, 0));
        rMatrixZ.SetRow(1, new Vector4(Mathf.Sin(angleZ), Mathf.Cos(angleZ), 0, 0));
        rMatrixZ.SetRow(2, new Vector4(0, 0, 1, 0));
        rMatrixZ.SetRow(3, new Vector4(0, 0, 0, 1));

        float angleY = Mathf.Deg2Rad * (rotateDeg.y);
        Matrix4x4 rMatrixY = new Matrix4x4();
        rMatrixY.SetRow(0, new Vector4(Mathf.Cos(angleY), 0, Mathf.Sin(angleY), 0));
        rMatrixY.SetRow(1, new Vector4(0, 1, 0, 0));
        rMatrixY.SetRow(2, new Vector4(-Mathf.Sin(angleY), 0, Mathf.Cos(angleY), 0));
        rMatrixY.SetRow(3, new Vector4(0, 0, 0, 1));

        float angleX = Mathf.Deg2Rad * (rotateDeg.x);
        Matrix4x4 rMatrixX = new Matrix4x4();
        rMatrixX.SetRow(0, new Vector4(1, 0, 0, 0));
        rMatrixX.SetRow(1, new Vector4(0, Mathf.Cos(angleX), -Mathf.Sin(angleX), 0));
        rMatrixX.SetRow(2, new Vector4(0, Mathf.Sin(angleX), Mathf.Cos(angleX), 0));
        rMatrixX.SetRow(3, new Vector4(0, 0, 0, 1));

        Matrix4x4 total = rMatrixY * rMatrixX * rMatrixZ;    //从右往左
        return total.rotation;
    }

其中在Unity中我们的旋转时依赖四元数,所以提出四元数

四元数的旋转时使用乘法,所以使用乘法获取最终角度,左右顺序需要注意,很好理解,矩阵的顺序不能换四元数也类似,其中我们是角度变化矩阵相对于世界矩阵,物体自身矩阵为localToWorld,所以如下顺序

transform.rotation = GetRotation(angle) * transform.rotation;

效果:

PS: 记录下自己傻逼的瞬间: 这就得了,不用旋转矩阵,脑子轴了,当然内部算法为,四元数转矩阵后,矩阵相乘得到新的矩阵,转四元数,依旧是矩阵

transform.rotation = Quaternion.Euler(angle) * transform.rotation;