Unity基礎之：UnityAPI的學習

版權聲明：

• 本文原創發布於博客園"優夢創客"的博客空間（網址：http://www.cnblogs.com/raymondking123/）以及微信公眾號"優夢創客"
• 您可以自由轉載，但必須加入完整的版權聲明！

Quaternion

• 表示旋轉

• 矩陣 //9個浮點數，數據占用量大，且除了表示旋轉外，還表示縮放（（0,0），（1,1），（2,2）點表示x，y，z的三個縮放） //顯卡使用

• 歐拉角 rotation，繞x，y，z軸的旋轉量 //給定朝向的表示不惟一，通過限定yaw，roll在+-180度，pitch在+-90度可以解決該問題 （pitch，繞右向量旋轉，點頭；yaw，繞上向量旋轉，搖頭；roll，繞前方向，轉頭；常用於飛行模擬） //萬向鎖 如：一個平行於x軸的向量繞y軸旋轉-90度，會平行於z軸，此時所有繞z軸的旋轉都不再起作用

• 軸角對 //用旋轉軸，旋轉角度的對偶表示旋轉 //旋轉角無唯一

• 單位四元數：[1,0] 1是標量，0是零向量

• 四元數的模，4個數的平方和開根

• identity ：單位四元數

• eulerAngles //返回四元數對應的歐拉角，是一個屬性

• W,x,y,z w表示轉化后的旋轉值，x，y，z表示轉化后的旋轉軸

• LookRotation //給定一個方向向量，返回表示該方向旋轉的四元數

• public static Quaternion LookRotation(Vector3 forward, Vector3 upwards = Vector3.up);

• forward：The direction to look in. upwards：The vector that defines in which direction up is.//定義上方向是什么，一般不用改這個

public class ExampleClass : MonoBehaviour
{
    public Transform target;

    void Update()
    {
        Vector3 relativePos = target.position - transform.position;  //向量代表大小和方向，用target和transtom的向量相減，得到的向量從transform指向target

        // the second argument, upwards, defaults to Vector3.up
        Quaternion rotation = Quaternion.LookRotation(relativePos, Vector3.up);  //該LookRotaion函數，不改變物體positon的位置，只改變Rotation實現朝向
        transform.rotation = rotation;
    }
}

• Angle //計算兩個四元數的角度差

• public static float Angle(Quaternion a, Quaternion b); //用兩個物體的transform的rotation屬性計算兩個四元數的角度差，和positon沒有關系，純粹就是兩個物體rotation屬性之間的差值，旋轉差值

• Euler //根據歐拉角構造四元數

• public static Quaternion Euler(float x, float y, float z);

• Slerp //角度旋轉差值 //不要用Lerp,因為Lerp是線性差值，旋轉中一般不用線性相關

• public static Quaternion Slerp(Quaternion a, Quaternion b, float t); //和position沒有關系，只和物體本身的旋轉角度有關系

• SlerpUnclamped //可以過沖的角度旋轉差值

• RotateTowards //旋轉指定角度差值，maxDegreesDelta表示一次最大旋轉角度

• public static Quaternion RotateTowards(Quaternion from, Quaternion to, float maxDegreesDelta)

• FromToRotation //計算從一個方向轉到另一個方向需要旋轉的四元數 //通常使用它來旋轉變換

• public static Quaternion FromToRotation(Vector3 fromDirection, Vector3 toDirection);

public class Example : MonoBehaviour
{
    void Update()
    {
        // Sets the rotation so that the transform's y-axis goes along the z-axis
        transform.rotation = Quaternion.FromToRotation(Vector3.up, transform.forward);   //一個物體的前方向是它的Z軸，第一次執行時up和forward之間差90度，此時物體的rotaiton為90（繞x軸旋轉90度）；第二次up和forword之間就差了180，此時物體的rotation為180，（在原始位置繞x軸旋轉90度，看起來相對前一個狀態旋轉了又旋轉了90度）
    }
}

• AngleAxis //用軸角對，構建一個四元數

• public static Quaternion AngleAxis（float angle， Vector3 axis）;

• ToAngleAxis //把該四元數轉換為軸角對

• public void ToAngleAxis(out float angle, out Vector3 axis);

• Inverse //反向旋轉， //或者從一個旋轉坐標系轉換轉換到另一個旋轉坐標系(一般不單獨使用旋轉坐標系，具體方法例：在原始坐標系中選擇個比如45度， Quaternion.Inverse（target.rotation）得到一個反向選擇的四元數inv，用inv * gameobject.position就得到了該gameobjec在該選擇之后的坐標空間中的位置)

• public static Quaternion Inverse(Quaternion rotation);

• 例： transform.rotation = Quaternion.Inverse(target.rotation);

• • // 乘法 //連續旋轉，右乘以一個四元數（從左到右依次旋轉，不具有交換律） //旋轉一個向量 右乘一個向量

• 思考題，如何對一個向量進行連續旋轉q，w，e（四元數）

• （e（w(q*v）））//記得左乘，四元數與向量相乘的結果為一個向量

平面與射線 Plan & Ray //平面常用於判斷其和一個點和射線的關系

• 平面可以由一個法線n與平面上的任意一個向量p0表示

• 平面可以由4個值a，b，c，d確定，（a，b，c）表示法線向量n（一個單位向量），d表示常量d（表示從原點到平面最短的距離）

• 平面上的構造方式：1：法線向量n，平面個上的一點p0，可以計算出d值，並構造出平面 2：平面上的三個點

• 平面的正面為法線方向

• 構造：

• 點法式：public Plane(Vector3 inNormal, Vector3 inPoint);

• 法線截距式：public Plane(Vector3 inNormal, float d);

• 三點式：public Plane(Vector3 a, Vector3 b, Vector3 c);

• 屬性：

• 到原點的距離 distance

• 翻轉之后的平面 flipped

• 取得平面的法線 normal

• public method：

• 與點的距離： GetDistanceToPoint

• 點在平面正面還是背面：GetSide

• 點在平面上的投影：CloestPointOnPlane

• 判斷兩個點是否在同一個面上：SameSide

• 與射線的關系 Raycast

• public bool Raycast(Ray ray, out float enter);

• 返回是否相交；若相交，則enter參數返回射線發出后到平面的距離；若平行，enter = 0；若不相交，則enter參數返回負值（沿射線反方向延長到平面的距離）

• 翻轉平面 Flip

• 平移平面 Translate

• 平面的用途：表示平滑的表面（牆，地板）；表示游戲邊界（球場的邊界，邊線）

Ray

• 要有原點，和一個發射方向

• 屬性：

• 方向 : direction

• 原點：origin

• 構造：

• 指定一個原點，一個方向

• public Ray(Vector3 origin, Vector3 direction);

• public methods：

• 取得沿射線方向延長任意長度后的點：

• public Vector3 GetPoint(float distance);

Transform

• 節點、層級管理
• 旋轉
• 平移
• 縮放
• 坐標變換

    // Moves all transform children 10 units upwards!
    void Start()
    {
        foreach (Transform child in transform)  //遍歷所有transform的子節點  //實現了IEnumerator的接口
        {
            child.position += Vector3.up * 10.0f;
        }
    }

• 屬性：

• childCout 子節點的數量

• eulerAngles 歐拉角 //在世界坐標系中

• localEulerAngles //相對於父節點的選擇量

• rotation

• localRotation

• position

• localPosition

• lossyScale //相對於世界空間的全局縮放

• localScale //局部縮放，相對於父節點

• parent 父節點

• root //不是代表這個場景的根節點，代表這個分支的節點 //所以一般會創建一個GameRoot的節點放入所有的GameObject

• hasChanged 節點時候發生了修改

• forward 表示物體的前方向 //相對於該物體本身而言，不同於世界坐標系

• up 表示物體的上方向

• right 表示物體的左方向

• localToWorldMatrix 局部到世界 //一般不用矩陣轉換，用封裝好的Api： TransromPoint/Direction/Vector

• worldToLocalMatrix 世界到局部 //一般不用矩陣轉換，用封裝好的Api： InverseTransformPoint/Direction/Vector

• public methods:

• DetachChildren //斷開所有子節點 //常用於刪除父節點，而不影響子節點的情況下 //此時所有子節點被放到場景最上層 //若想放到自己的父節點上需要遍歷，並這種child.parent = this.parent;

• Find //以當前節點為根，查找子節點 //或者以整個場景為根，查找子節點

• GetChild //獲取子節點

• GetSiblingIndex //返回當前節點在其父節點下的index

• IsChildOf //判斷是否是誰的Child

• SetAsFirstSibling //設置為同級節點的第一個

• SetAdLastSibling //設置為同級節點的最后一個

• SetSiblingIndex //設置為同級節點的第幾個

• SetParent //設置一個節點的父節點

• public void SetParent(Transform parent, bool worldPositionStays); //worldPositionStays 表示是否保持其世界坐標不變，若為false表示其相對於其父節點的坐標偏移不變

• LookAt //物體的position不變，改變rotation，使物體的forward方向看向某一個物體

• public void LookAt(Transform target, Vector3 worldUp = Vector3.up);

• Rotate // 指定一個歐拉角，以及坐標系，按照該歐拉角進行旋轉

• public void Rotate(Vector3 eulers, Space relativeTo = Space.Self);

• public void Rotate(float xAngle, float yAngle, float zAngle, Space relativeTo = Space.Self);

• public void Rotate(Vector3 axis, float angle, Space relativeTo = Space.Self);

• RotateAround //以某個點為中心，以經過該點的軸為選擇軸，旋轉一定的角度 //均為世界坐標系的點和旋轉軸

• public void RotateAround(Vector3 point, Vector3 axis, float angle);
  void Update（）
  {
  //以20度/秒的速度旋轉世界原點周圍的物體。
  transform.RotateAround（Vector3.zero，Vector3.up，20 * Time.deltaTime）;
  }

• transform.RotateAround(target.position, vector3.Up, 180 * Time.deltaTime); //繞着某個物體，以世界坐標系y軸為旋轉軸轉動

• transform.RotateAround(target.positon, target.Up, 180*Time.deltaTime); //始終繞着某個物體的Up坐標轉動

• SetPositonAndRotation //設置Transform組件在世界空間位置和旋轉

• public void SetPositionAndRotation（Vector3 position， Quaternion rotation）;

• Translate //平移

• public void Translate(Vector3 translation, Space relativeTo = Space.Self); //默認以自身坐標系為參考

    void Update()
    {
        // Move the object forward along its z axis 1 unit/second.
        transform.Translate(Vector3.forward * Time.deltaTime);

        // Move the object upward in world space 1 unit/second.
        transform.Translate(Vector3.up * Time.deltaTime, Space.World);
    }

• 一個方便的組件：CharacterController 角色控制器，受Collider影響，不受力的影響（Rigidbody） //簡單的控制角色，提供move，simpleMove方法移動角色

• TransformPoint //把一個點從該局部坐標系，轉換為世界坐標系 //注意，返回的位置受比例（縮放）影響

• public Vector3 TransformPoint(Vector3 position);

• 例子：比如說我想把一個物體放到另一個物體的左邊兩個單位的位置：

• this.position = target.transform.TransformPoint(vector3.right * 2);

• InverseTransformPoint //把一個點從世界坐標系，轉換為該局部坐標系 //注意，返回的位置受比例影響

• public Vector3 InverseTransformPoint（Vector3 position）;

• 例子：判斷物體是否在攝像機的前方：

• Camera.main.transform.InverseTransformPoint(this.position).z > 0f; 若為ture表示在攝像機的前方，在攝像機坐標系下z軸大於0

• TransformDirection // direction從當地空間轉變為世界空間。

• InverseTransformDirection // direction從世界空間轉變為當地空間。

• TransformVector //vector從當地空間轉變為世界空間。

• InverseTransformDirection //vector從世界空間轉變為當地空間。

Mesh //繪制一個頂點着色的，支持光照和貼圖的三角形

• 需要一個網格模型，Mesh Filter表示形體

• Mesh Renderer負責把三角形經過燈光和貼圖處理后的東西畫出來

• 繪制一個三角形： //所有模型都有一個個三角形拼湊而成

   void Start()
    {
        mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;

        //Mesh = Vertices(pos + color + uv) + Indices(那三個頂點構成一個三角形)        //頂點+索引

        mesh.vertices = new[] {   //三角形的三個點
            new Vector3(-5, -5, 0),
            new Vector3(0, 5, 0),
            new Vector3(5, -5, 0)
        };

        mesh.triangles = new[] {  //哪三個點按照什么方式組成三角形
            0, 1 , 2
        };


        mesh.colors = new Color[] {  //頂點着色
                new Color(1, 0, 0, 1),
                new Color(0, 1, 0, 1),
                new Color(0, 0, 1, 1),
        };

        mesh.uv = new[] {     //頂點貼圖，uv值
            new Vector2(0, 1),
            new Vector2(1,1),
            new Vector2(0.5f, 0.5f),
        };
    }

• uv坐標： // 貼圖坐標,指定要貼圖的頂點的uv坐標 //在Dx下U方向向右，v方向向下 //openGL下U方向向右，v方向向上

• 畫一個三棱錐：

  void Start()
    {
        mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;

        //Mesh = Vertices(pos + color + uv) + Indices(那三個頂點構成一個三角形)        //頂點+索引

        mesh.vertices = new[] {
            new Vector3(0, 5, 0),
            new Vector3(-5, 0, 5),
            new Vector3(0, 0, -5),
            new Vector3(5, 0, 5),
        };

        mesh.triangles = new[] {   //每個三角形都有一個平面，只有法線方向的平面才能被看到，每個三角形遵循左手定則，
            0, 2,1,   //第一個面法線向右上，左手順時針選擇，0,2,1代表表示該三角形及其法線
            0,3,2,
            0,1,3,
            1,2,3,
        };


        mesh.colors = new Color[] {
                new Color(1, 0, 0, 1),
                new Color(0, 1, 0, 1),
                new Color(0, 0, 1, 1),
                new Color(1,1,0,1),
        };

        mesh.uv = new[] {       //0點uv（0.5f，0）；  1點uv（0,1）；2點的uv可以把132看成一個新的三角形，3的uv為（1,1），那么此時按照等邊三角形的規律2就應為（0.5，2）；
            new Vector2( 0.5f, 0),
            new Vector2(0,1),
            new Vector2(0.5f, 2),
            new Vector2(1, 1),
        };
    }

• 指定頂點法線：

        mesh.normals = new[] {
            Vector3.up,
            Vector3.left,
            Vector3.back,
            Vector3.right
        };

• 做一個波紋的效果：//用光照實現

    void Update()
    {
        mesh.normals = new[] {
            Vector3.up,
            new Vector3(Mathf.Cos(Time.time), 0, Mathf.Sin(Time.time)),
            Vector3.back,
            Vector3.right
        };
    }

• 面光照（FLAT_SHADING） //unity默認為面光照，只計算一個面的法線，然后按照法線進行光線的渲染 //節約性能
• 頂點光照(GOUROUD_SHADING) //每個點都有一個法線，更真實,因為是用三角形去表示曲面，面關照就很顯得這個面是平的，而不是曲線
• 像素光照