Unity 中的旋轉和朝向

動畫中

unity中的旋轉，通常用四元數和尤拉角來表示。它們都有優缺點。unity內部用四元數，在inspector中顯示尤拉角形式，因為該方法已於理解和編輯。

尤拉角由按照順序在x,y,z軸上進行的旋轉表示，當將乙個尤拉角應用到乙個gameobject時，每個軸上的旋轉都會被分別應用。

四元數可以被用來表示旋轉或物件的朝向。該數學模型，用4個數來表示(x,y,z,w)，然而這些數字既不表示旋轉軸，也不表示旋轉角度，無法理解，所以我們不能直接修改xyz分量的值(w表示角度，可能會發生錯誤。除非你非常了解這背後的數學原理。

小秘密：軸和角度藏在四元數中。假設沿著軸(nx,ny,nz)旋轉，角度為a度，則四元數為：

[w, x, y, z] = [cos(a/2), sin(a/2)nx, sin(a/2)ny, sin(a/2)nz]

vector3可以表示位置和方向（當表示方向時，時原點在000點），乙個四元數可以表示朝向和旋轉，當表示旋轉時，是從identity開始的旋轉。四元數不能表達超過180度的旋轉。

unity用四元數來儲存gameobject的旋轉，因為四元數更加健壯。

但是在inspector面板上，顯示的旋轉是用尤拉角來表示的，因為尤拉角是可讀可編輯的。

[外鏈轉存失敗,源站可能有防盜煉機制,建議將儲存下來直接上傳(img-1kdbpy1x-1580048145871)(

所以，可以看到，如果我們可以在inspector中設定x:0,y:365,z:0來設定物件的旋轉，因為四元數無法表達該旋轉，因此，啟動遊戲後，會變成x:0,y:5,z:0。效果相同。

當在指令碼中處理旋轉時，應該用四元數來建立或修改旋轉值。當然有些情況下，使用尤拉角也是有效的，但是要牢記，要使用四元數介面來處理尤拉角，從四元數獲取，修改，重新應用尤拉角到四元數，可能會產生錯誤的結果。

unity提供了介面，用來建立和操作四元數，而且不需要尤拉角的參與。例如

建立操作

尤拉角使用注意

然而，有時我們希望在**中使用尤拉角，這時，要將角度儲存到自己定義的變數中，並且用這些變數更新旋轉。因為以獲取->修改->應用尤拉角的流程寫**，會出錯，因為每次取得的尤拉角，是臨時從四元數計算出來的，每次計算可能返回不同的尤拉角，可能會導致萬向鎖問題。

// 正確
float x;
void update (
)// 錯誤
void update (
)

很多3d創作外掛程式，以及unity內部，都有自己的動畫視窗，來用尤拉角編輯動畫的旋轉。

這些旋轉，經常超過四元數表達的範圍，比如旋轉720度，尤拉角是沒問題的，但是對於四元數來說，等於沒有旋轉。

unity內部的動畫編輯視窗，提供了設定選項，來決定如何進行插值，用四元數或尤拉角。通過指定使用尤拉角，可以告訴unity我們想要在完整的運動範圍內插值。如果用四元數，則會限制在限定的範圍內（-180，180），並用四元數插值。

匯入的外部動畫資源，檔案通常會使用尤拉角記錄旋轉。預設unity會重新進行取樣動畫生成新的四元數動畫幀，以避免旋轉超出四元數有效範圍。

例如，想象有2幀動畫，相隔6幀。第一幀旋轉x=0,第二幀（6幀後）旋轉是270。如果直接用四元數在這兩幀之間進行插值，則動畫會沿著最短路徑旋轉，即向相反方向旋轉90度。但是通過重新取樣，將旋轉定義為6幀，沒幀是45度，這樣在進行四元數插值時，就正確了。

有時候，通過重新取樣，也不能達到跟原始動畫完全重合，這時，可以在動畫匯入設定中，關閉重新取樣選項（resample curves），在執行時使用尤拉角進行插值。