【第018问 Unity中对Quaternion.AngleAxis的理解？】

一、背景

在游戏研发过程中，有时候会对一个物体经过多次围绕不同的轴进行不同角度的旋转，从而计算得到一个方向，以此来检测在该对应的方向上是否有对应的物体或别的对象，因此本节对Quaternion.AngleAxis进行简单的记录；

二、Quaternion.AngleAxis

对该API进行理解：

• Quaternion：四元数，这个在Unity中基本就是用于计算方位、旋转的；
• AngleAxis：这个就表示围绕一个轴，进行指定的角度旋转

整体就是：指定一个轴，围绕该轴旋转指定的角度，得到一个新的旋转结果；

三、实践

1、动画演示

在上图中可以看到有两个Cube，都在以相同的角度，围绕相同的轴在旋转；这里只是简单的用了该API的结果：

 targetA.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, direction);
 targetB.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, direction);

Angel：代表旋转多少度，比如上图中的滑动条控制的数值0-180；当然0是不会有任何变化的；

direction：代表的是轴，也就是围绕哪一个轴进行旋转；上面的动画中只是采用基本的
Vector3.up、Vector3.right，Vector3.forward进行基本的演示。但在实际的操作中的方向大多数不是这几个基本的的方向，有更多其它的方向。

2、世界坐标轴和本地坐标轴旋转差异

动画演示：

首先将CubeA和CubeB都调整一个相同的旋转角度；然后在分别在有右侧的面板中调节参数，对它们进行旋转；可以发现旋转的实际效果是不一样的【可以根据xyz轴的方向来发明细发现】；这是因为旋转的时候采用的坐标轴不一样；
CubeA：采用世界坐标轴的方式进行旋转；
CubeB：采用的是CubeB本身的坐标轴进行旋转的；

targetA.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, direction);
targetB.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, rotationB * direction);

rotationB * direction：表示CubeB本身的指定轴的方向；比如Vector3.right表示的是右侧，但是它不能直接代表Cube本身的右侧，其中的原因是Cube本身是存在旋转的；

• 如果CubeB不旋转，且在场景中没有父节点；或者所有的父节点都没有旋转；那么此刻CubeB右侧和Vector3.right是在同一个方向；
• 如果CubeB旋转了，那么就需要用CubeB当前的旋转乘以Vector3.right,其结果才真正表示Cube的右侧；

3、 Quaternion相乘

如果两个旋转的方向结果相乘，那么结果会是什么：看演示

从上面的动画可以看出：

• 对CubeA进行围绕Y轴旋转指定角度A，然后CubeB进行调节下面角度B1、B2
• 当角度A =B1+B2时，两个旋转的结果是一样的；也就是具有相同的旋转行为；

 targetA.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, rotationA * direction);


 targetB.rotation = Quaternion.AngleAxis(angelB1, rotationB * direction) *
                           Quaternion.AngleAxis(angelB2, rotationB * direction);

两个Quaternion.AngleAxis 相乘；也就是Quaternion相乘其实就是表示两个旋转角度累加；

四、源码

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class QuaternionAngleAxis : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Transform targetA;
    [SerializeField] private Transform targetB;
    [SerializeField] [Range(0, 180)] private int angel;
    [SerializeField] [Range(0, 180)] private int angelB1;
    [SerializeField] [Range(0, 180)] private int angelB2;

    [SerializeField] private bool isReset;


    public enum Axis
    {
        Up,
        Forward,
        Right,
    }


    public enum TestModel
    {
        /// <summary>
        /// 普通旋转
        /// </summary>
        Normal,

        /// <summary>
        /// 世界坐标和本身旋转
        /// </summary>
        WLRotation,

        /// <summary>
        /// 旋转相乘
        /// </summary>
        Mult,
    }

    private Quaternion rotationA;
    private Quaternion rotationB;

    public TestModel model;
    public Axis axis = Axis.Right;
    private Vector3 direction;

    private void OnDrawGizmos()
    {
        if (isReset)
        {
            rotationA = targetA.rotation;
            rotationB = targetB.rotation;
            return;
        }


        switch (axis)
        {
            case Axis.Forward:
                direction = Vector3.forward;
                break;
            case Axis.Right:
                direction = Vector3.right;
                break;
            case Axis.Up:
                direction = Vector3.up;
                break;
        }


        switch (model)
        {
            case TestModel.Normal:
                NormalAngelAxis();
                break;
            case TestModel.WLRotation:
                WLRotationAngelAxis();
                break;
            case TestModel.Mult:
                MultAngelAxis();
                break;
        }
    }


    void NormalAngelAxis()
    {
        targetA.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, direction);
        targetB.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, direction);
    }


    void WLRotationAngelAxis()
    {
        targetA.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, direction);
        targetB.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, rotationB * direction);
    }

    void MultAngelAxis()
    {
        targetA.rotation = Quaternion.AngleAxis(angel, rotationA * direction);


        targetB.rotation = Quaternion.AngleAxis(angelB1, rotationB * direction) *
                           Quaternion.AngleAxis(angelB2, rotationB * direction);
    }
}

结语：

最近好像开始长胖了–【valaki】