倾斜模型与加速度坐标系

Question

我已经花了一些时间在一个CharacterController上工作（这是目前的代码）：

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(CharacterController))]
class MomentumMovement : MonoBehaviour
{
    public GameObject playerCamera;
    public GameObject playerModel;

    CharacterController controller;
    float speed = 400f;
    Vector3 lastVelocity;

    void Start()
    {
        controller = GetComponent<CharacterController>();
        lastVelocity = controller.velocity;
    }

    Vector3 ScaleDirectionVector(Vector3 direction)
    {
        float multiplier = 1 / (Mathf.Abs(direction.x) + Mathf.Abs(direction.z));
        return new Vector3(
            direction.x * multiplier,
            0,
            direction.z * multiplier
        );
    }

    void Move()
    {
        Vector3 moveVector = ScaleDirectionVector(playerCamera.transform.forward) * Input.GetAxis("Vertical");
        moveVector += ScaleDirectionVector(playerCamera.transform.right) * Input.GetAxis("Horizontal");
        moveVector *= speed * Time.deltaTime;
        controller.SimpleMove(moveVector);
        playerModel.transform.position = transform.position;
    }

    void RotateToVelocity()
    {
        Vector3 lookAt = transform.position + controller.velocity.normalized;
        Vector3 targetPostition = new Vector3(lookAt.x, transform.position.y, lookAt.z);
        if (targetPostition - transform.position != Vector3.zero)
        {
            Quaternion q = Quaternion.LookRotation(targetPostition - transform.position);
            transform.rotation = Quaternion.RotateTowards(transform.rotation, q, 500 * Time.deltaTime);
        }

    }

    Vector3 CalculateTilt(Vector3 acceleration)
    {
        return new Vector3(
            acceleration.z,
            0,
            acceleration.x
        );
    }

    void TiltToAcceleration()
    {
        Vector3 centerOfMass = controller.center + controller.transform.position;
        Vector3 acceleration = controller.velocity / Time.deltaTime - lastVelocity;
        Vector3 tilt = CalculateTilt(acceleration);
        Quaternion targetRotation = Quaternion.Euler(transform.eulerAngles + tilt);
        playerModel.transform.rotation = Quaternion.Lerp(playerModel.transform.rotation, targetRotation, 10 * Time.deltaTime);
    }

    void FixedUpdate()
    {
        Move();
        RotateToVelocity();
        TiltToAcceleration();
        lastVelocity = controller.velocity / Time.deltaTime;
    }
}

我遇到了几天的问题，要在玩家模型上添加“加速倾斜”效果。

需要注意的是脚本附加在一个带有CharacterController的GameObject上，而playerModel是场景中的一个独立对象，我试图通过这种方式防止一些局部-全局旋转问题（我可能在这里错了）

由于某种原因（这是最好的代码变体），只有当朝着正向z加速时，加速倾斜才看起来正确。
现在，我知道这与三角函数有关，但我已经尝试了许多Sin(transform.eulerAngles.y)或Cos(transform.eulerAngles.y)* something的计算变化，但仍然无法使其正常工作。

请问有人能指出我的错误吗？谢谢大家。

注意： 模型移动中也存在奇怪的抖动，如果有人能帮我解决这个问题，那就太好了。

- Ely Shaffir

Answer 1

我正在寻找像这样的方法，并试图按照您的代码进行操作，但我认为您的加速度公式是错误的。 Vector3 acceleration = controller.velocity / Time.deltaTime - lastVelocity; 这是您的加速度公式，但它不正确，因为您正在除以 deltaTime - lastVelocity，而且您的 lastVelocity 变量被设置为 velocity / Time.deltaTime，这是一个问题，这也是您的代码不准确并且不会倾斜转向或朝向实际速度的原因。您的加速度公式应该是这样的: Vector3 acceleration = (controller.velocity - lastVelocity) / timeTaken; 您不能仅仅通过除以 deltaTime 来计算，因为这不是公式所需的，虽然大多数公式使用 Δt 作为时间变量，但它并不代表 unity 中的 deltaTime。它表示从 lastVelocity 到当前速度所需的时间。这意味着您需要创建一个名为 timeTaken 的浮点变量，在 update 中不断添加 Time.deltaTime 给它。您还需要确保 lastVelocity 只是设置为 controller.velocity 而不是除以 deltaTime。因此在您的代码中，在设置 lastVelocity 后，开始更新 timeTaken，并在调用 TiltToAcceleration 后将 timeTaken 重置为零并更新 lastVelocity。您还可以使用步进轮跟踪距离并以这种方式更新变量，因为这是我为我的游戏所做的，我不会解释它，因为它会更加复杂，但也会导致更准确的倾斜。我知道我来晚了，但这是修复抖动并使其倾斜转向的方法。还要避免将 fixedUpdate 用于所有内容。虽然对于 Rigidbody 物理更新使用它很好（只要您已将身体设置为插值），但它在非常不同的时间步进中更新。因此，请确保使用 update 进行旋转，并且您将看到它的平滑程度。

- Idunno

Answer 2

弄清楚了，这是一个非常容易修复的错误，虽然抖动仍然是一个问题，但模型现在可以正确地倾斜了。
以下是代码：

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(CharacterController))]
class MomentumMovement : MonoBehaviour
{
    public GameObject playerCamera;
    public GameObject playerModel;

    CharacterController controller;
    float speed = 400f;
    Vector3 lastVelocity;

    void Start()
    {
        controller = GetComponent<CharacterController>();
        lastVelocity = controller.velocity;
    }

    Vector3 ScaleDirectionVector(Vector3 direction)
    {
        float multiplier = 1 / (Mathf.Abs(direction.x) + Mathf.Abs(direction.z));
        return new Vector3(
            direction.x * multiplier,
            0,
            direction.z * multiplier
        );
    }

    void Move()
    {
        Vector3 moveVector = ScaleDirectionVector(playerCamera.transform.forward) * Input.GetAxis("Vertical");
        moveVector += ScaleDirectionVector(playerCamera.transform.right) * Input.GetAxis("Horizontal");
        moveVector *= speed * Time.deltaTime;
        controller.SimpleMove(moveVector);
        playerModel.transform.position = transform.position;
    }

    void RotateToVelocity()
    {
        Vector3 lookAt = transform.position + controller.velocity.normalized;
        Vector3 targetPosition = new Vector3(lookAt.x, transform.position.y, lookAt.z);
        if (targetPosition - transform.position != Vector3.zero)
        {
            Quaternion q = Quaternion.LookRotation(targetPosition - transform.position);
            transform.rotation = Quaternion.RotateTowards(transform.rotation, q, 500 * Time.deltaTime);
        }

    }

    Vector3 CalculateTilt(Vector3 acceleration)
    {
        Vector3 tiltAxis = Vector3.Cross(acceleration, Vector3.up);
        tiltAxis.y = 0;
        Quaternion targetRotation = Quaternion.AngleAxis(30, tiltAxis) * transform.rotation;
        return targetRotation.eulerAngles;
    }

    void TiltToAcceleration()
    {
        Vector3 centerOfMass = controller.center + controller.transform.position;
        Vector3 acceleration = controller.velocity / Time.deltaTime - lastVelocity;
        Vector3 tilt = CalculateTilt(acceleration);
        Quaternion targetRotation = Quaternion.Euler(tilt);
        playerModel.transform.rotation = Quaternion.Lerp(playerModel.transform.rotation, targetRotation, 10 * Time.deltaTime);
    }

    void FixedUpdate()
    {
        Move();
        RotateToVelocity();
        TiltToAcceleration();
        lastVelocity = controller.velocity / Time.deltaTime;
    }
}

我最终计算出要旋转的轴（即世界“上”方向与加速度向量的叉积），并手动将模型沿其旋转30度。

现在，这是我以前尝试过的事情，但问题的关键在于这一行代码：

Quaternion targetRotation = Quaternion.Euler(transform.eulerAngles + tilt);

后来这被改为：

Quaternion targetRotation = Quaternion.Euler(tilt);

希望我的代码能帮助到大家！ 编辑：这是新版本的代码，减少了大部分抖动：

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(CharacterController))]
class MomentumMovement : MonoBehaviour
{
    public GameObject playerCamera;
    public GameObject playerModel;

    CharacterController controller;
    float speed = 400f;
    Vector3 lastVelocity;

    void Start()
    {
        controller = GetComponent<CharacterController>();
        lastVelocity = controller.velocity;
    }

    Vector3 ScaleDirectionVector(Vector3 direction)
    {
        float multiplier = 1 / (Mathf.Abs(direction.x) + Mathf.Abs(direction.z));
        return new Vector3(
            direction.x * multiplier,
            0,
            direction.z * multiplier
        );
    }

    void Move()
    {
        Vector3 moveVector = ScaleDirectionVector(playerCamera.transform.forward) * Input.GetAxis("Vertical");
        moveVector += ScaleDirectionVector(playerCamera.transform.right) * Input.GetAxis("Horizontal");
        moveVector *= speed * Time.deltaTime;
        controller.SimpleMove(moveVector);
        playerModel.transform.position = transform.position;
    }

    void RotateToVelocity()
    {
        Vector3 lookAt = transform.position + controller.velocity.normalized;
        Vector3 targetPosition = new Vector3(lookAt.x, transform.position.y, lookAt.z);
        if (targetPosition - transform.position != Vector3.zero)
        {
            Quaternion q = Quaternion.LookRotation(targetPosition - transform.position);
            transform.rotation = Quaternion.RotateTowards(transform.rotation, q, 500 * Time.deltaTime);
        }

    }

    Vector3 CalculateTilt(Vector3 acceleration)
    {
        acceleration.y = 0;
        Vector3 tiltAxis = Vector3.Cross(acceleration, Vector3.up);
        float angle = Mathf.Clamp(-acceleration.magnitude, -30, 30);
        Quaternion targetRotation = Quaternion.AngleAxis(angle, tiltAxis) * transform.rotation;
        return targetRotation.eulerAngles;
    }

    void TiltToAcceleration()
    {
        Vector3 centerOfMass = controller.center + controller.transform.position;
        Vector3 acceleration = controller.velocity / Time.deltaTime - lastVelocity;
        Vector3 tilt = CalculateTilt(acceleration);
        Quaternion targetRotation = Quaternion.Euler(tilt);
        playerModel.transform.rotation = Quaternion.Lerp(playerModel.transform.rotation, targetRotation, 10 * Time.deltaTime);
    }

    void FixedUpdate()
    {
        Move();
        RotateToVelocity();
        TiltToAcceleration();
        lastVelocity = controller.velocity / Time.deltaTime;
    }
}

- Ely Shaffir