Unity第一视角MouseLook源码分析

摘要：

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：

【Unity技巧】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。

限于本人水平，如果错误，请指正，谢谢。