Unity C# | 旋轉(Rotate)#1－常見的座標旋轉方式
閱讀時間約 5 分鐘
一、前言
這篇文章將會講述常見的座標（Transform）旋轉方式，適合初學者到進階程式員複習。
二、座標旋轉
旋轉是許多遊戲都必定使用的功能，但是它是一個非常複雜的系統，除了旋轉從三維座標改為四維的四元數以外，座標計算與旋轉方式組合出多種狀態，直接轉動與平滑移動的不同，導致成為許多人的夢魘。
1. 默認旋轉方向
首先，我們談談旋轉這件事情，從最基礎的部分開始講起，當我們以某個軸向為基準旋轉９０度，那物體會依據某個軸向順時鐘旋轉，如果要逆時鐘旋轉就必須要旋轉負９０度，或軸向基準改為負軸向。
2. 直接完成目標
如果希望讓物件旋轉９０度，程式碼也很直接的撰寫成：執行後物體會旋轉９０度，那當執行程式後，物體會直接完成目標，不會有中間的旋轉過程，無論是哪一種旋轉方式皆是如此。
3. 平滑移動的方法
如果希望達成平滑的旋轉，有幾種方式可以達成目標：第一種方式是運用插值（Lerp）的方式去改變物件座標，物體會平滑的移動過去；第二種方式是運用逐格旋轉的方式，讓它逐步轉過去；第三種方法是運用非同步程式碼撰寫，每隔幾毫秒轉動一次，會比第二種方法更注重時間的精確。
三、常用的座標旋轉方法
這篇文章將會講述普通的座標系統旋轉，因為 Unity 有為四元數設計幾套有用的函式，讓我們可以忽略四元數的複雜，因此不包含四元數的介紹、插值的使用等等，僅介紹常見的旋轉函式。
1. Transform.Rotate()
這是最基礎與最常用的旋轉方式，其中所有的 Space 都可以省略，系統會默認 Space.Self，總共有以下三種：
transform.Rotate(Vector3 eulerAngles, Space);
在函式的參數中，只需要輸入一個 Vector3，就會依據上面的XYZ值開始旋轉，假設X=1，那每次執行函式，這個 Vector3 的X就會 +1。
Rotate(float x , float y, float z, Space)
在函式的參數中，需要輸入三次浮點數（float）代表XYZ，當我們輸入參數，就會依據上面的XYZ值開始旋轉，假設X=1，那每次執行函式，這個 Vector3 的X就會 +1。
Rotate(Vector3 axis, float angle, Space)
在函數的參數中，第一個座標代表轉軸，例如輸入 vector.up，後面則可以旋轉角度，例如５度，當我們輸入上述這兩者，代表函式每執行一次，這個物件就會以Y軸為軸心，旋轉５度。
2. Transform.RotateAround
這是以某個點為圓心，繞著它旋轉，相當於星球的周轉，其需要一個點座標作為圓心，一個旋轉的軸向，一個旋轉的角度。
RotateAround(Vector3 point, Vector3 axis, float angle)
在這個函式中，我們可以輸入一個點座標、軸向、角度，這樣物件就會以點座標為中心，以某個軸向為基準，每次執行都轉動一次度數。
RotateAround(Vector3 point, Vector3 axis, float angle, Space)
在這個函式中，多出了一個旋轉空間，可以讓這個旋轉的座標屬於世界座標或當地座標，。
RotateAround(Transform target, Vector3 axis, float angle)
在這個函式中，則可以抓取一個座標系統，我推測這個會比較適合移動型的座標，可以比較節省資源。
3. Transform.LookAt
這個函式都很簡單，就是面對某個座標點，不過這個座標對象可以是一個座標系統，也能是一個世界座標，其中WorldUp是在面對後進行微調，屬於非必須的選擇。
LookAt(Transform target, [Vector3 worldUp])
在這個函式中，座標是一個當地座標系統，該物件會面向這個目標。
LookAt(Vector3 worldPosition, [Vector3 worldUp])
在這個函式中，座標是一個世界座標，該物件會面向這個目標。
LookAt(Transform target, Vector3 worldUp, bool isLocal)
在這個函式中，跟第一個函式一樣，不過 WorldUp 參數為必填，並且會需要註記是否為當地座標。
四、物理旋轉與座標旋轉
大多數時候，遊戲僅需要使用座標旋轉，物理旋轉的效能消耗更多，許多功能也不需要物理效果，有一個比較容易理解的方式，如果遊戲很注重遊戲碰撞後的物理效果模擬，則使用物理旋轉較為合適。
1. 運用座標系統旋轉
似乎大多數的遊戲，雖然有使用物理系統，不過這些遊戲的旋轉依然使用座標系統，這可能是因為旋轉相對於移動來說較為簡單，不會有太複雜的資訊或注意事項。
2. 物理系統的矩陣
因此可以推測，如果要使用物理系統來旋轉，則可能用於模擬器或需要更擬真的物理系統，連旋轉都要使用物理系統的旋轉。
3. 物理與座標的差異
他們之間最大的差異，在於受到外力影響受的改變，如果是正在運作的座標系統，受到外力後不會改變，物理系統則是擁有更複雜的計算，因此能邊進行旋轉邊受力。
五、後記
原本我打算用一篇文章結束旋轉的部份，結果從早上測試到晚上，了解到了許多旋轉的知識，從三維座標到四元數、單次執行與每帧執行、平滑旋轉直接旋轉，甚至旋轉的軸向、座標空間都會影響，旋轉真是複雜阿。
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對設計師如何成長為設計師好奇嗎? 2020年九月，我進入大學學習當一位設計師，從開始到沉寂，再到重燃熱忱，我將在方格子紀錄我的成長歷程、理念、心情，分享我在這段旅程中所經歷的故事。
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