探讨Lerp差值在Unity中的正确使用

发表于2018-09-21
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本文探讨如何用lerp实现近似的匀速旋转,当然如果运用本文给出的方法,使用slerp则可以实现匀速旋转,并指出Unity官方lerp示例代码的一些缺陷。

现有问题:

比如四元数Lerp API:
Interpolates between a and b by t and normalizes the result afterwards. The parameter t is clamped to the range [0, 1].
public static Quaternion Lerp(Quaternion a, Quaternion b, float t);

以及使用示例
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class ExampleClass : MonoBehaviour {
    public Transform from;
    public Transform to;
    public float speed = 0.1F;
    void Update() {
       transform.rotation = Quaternion.Lerp(from.rotation, to.rotation, Time.time * speed);
    }
}

如果这样使用,会有如下几个问题需要注意:
  1. 这样的旋转不是匀速的旋转,这种是逐渐减速的旋转。
  2. 永远无法旋转到目标角度,可以无限的接近。
  3. 旋转速度与帧数相关,请注意from.rotation在变化,举例来说单位时间内移动2次2%和移动1次4%并不相同。

使用方法

示例代码如下:
static f32 GetRotateScale(VEC3 speedDir,VEC3 eulerAngleLast,int dt,f32 rotateSpeed)
{
	VEC3  eulerAngleCur = speedDir.getHorizontalAngle();
	f32 deltaAngle = ABS(eulerAngleLast.getY() - eulerAngleCur.getY());
	deltaAngle = fmod(deltaAngle, 360.f);
	if (deltaAngle > 180.f) deltaAngle = 360 - deltaAngle;
	f32 scale = 1;
	if (FLOAT_EQUALS_ZERO_ROUGH(deltaAngle))
		scale = 1;
	else scale = (dt / 1000.f) * rotateSpeed / deltaAngle;
	if (scale > 1)
		scale = 1;
	return scale;
}

解释下函数参数。speeddir是指模型需要朝向的方向,euleranglelast是指当前模型朝向,dt就是deltaTime,rotateSpeed就是指给定的旋转速度。

函数返回值是0-1的比例。该值会传递给lerp做最终的角度旋转。

这个函数功能比较简单,根据角度差,旋转速度来设置scale,当scale等于1时,就会瞬间转到指定角度。每次旋转前需要获取下该次旋转需要的scale。

scale并不是简单的deltaTime * speed 这么简单。

总结

使用slerp可以做到完美的匀速旋转,但是并没有十分必要。实际上采用上述方法采用lerp,肉眼观察已感知不到转速的差异。
  1. 这是匀速旋转
  2. 你可以到达目标角度
  3. 和帧数是无关的
解决问题的方法有很多,每个人都可以有自己的想法。重要的是要先意识到问题的存在。

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