Unity 贝塞尔曲线工具获取运动轨迹

news2025/3/13 21:57:36

Unity 贝塞尔曲线工具获取运动轨迹

  • 一、介绍贝塞尔曲线
  • 二、Unity中贝塞尔曲线工具介绍
    • 1.创建一个空物体挂在上BezierSpline.cs脚本组件
    • 2.由上图可知刚创建出来的有两个点和两个手柄组成
    • 3.我们可修改其坐标看下效果
    • 4.这样我们就可以获得这两个点之间的指定数量的点来作为某个物体的运动轨迹
    • 5.增加点
  • 三、脚本构成如下
    • 此工具总共三个脚本构成
      • 1.放在Editor文件夹下的BezierSplineInspector.cs
      • 2.Bezier.cs
      • 3.BezierSpline.cs

一、介绍贝塞尔曲线

贝塞尔曲线是一种由四个或更多个控制点确定的光滑曲线。它是由法国数学家Pierre Bézier发明的,为计算机图形学提供了基础。贝塞尔曲线可以用来描述直线和曲线,并且可以通过调整控制点的位置来改变曲线的形状。贝塞尔曲线在计算机图形学、计算机辅助设计(CAD)和计算机动画等领域中广泛应用。

贝塞尔曲线的特点是光滑且可控制。通过调整控制点的位置和数量,可以创建各种形状的曲线,包括直线、曲线、圆弧和复杂的曲线路径。贝塞尔曲线的形状由控制点的位置和相对位置决定,控制点之间的曲线段称为贝塞尔曲线的分段。

贝塞尔曲线有多种类型,包括一次贝塞尔曲线、二次贝塞尔曲线和三次贝塞尔曲线。一次贝塞尔曲线由两个控制点确定,二次贝塞尔曲线由三个控制点确定,三次贝塞尔曲线由四个控制点确定。同类型的贝塞尔曲线具有不同的特性和应用场景。

贝塞尔曲线在计算机图形学中的应用非常广泛。它可以用来创建平滑的曲线路径、绘制复杂的图形和形状、实现动画效果等。在计算机辅助设计中,贝塞尔曲线被用来绘制曲线和曲面,用于建模和设计。在计算机动画中,贝塞尔曲线可以用来控制物体的运动轨迹和形变。

总结起来,贝塞尔曲线是一种由控制点确定的光滑曲线,它在计算机图形学、计算机辅助设计和计算机动画等领域中有广泛的应用。

二、Unity中贝塞尔曲线工具介绍

在这里插入图片描述

1.创建一个空物体挂在上BezierSpline.cs脚本组件

在这里插入图片描述

2.由上图可知刚创建出来的有两个点和两个手柄组成

3.我们可修改其坐标看下效果

在这里插入图片描述

4.这样我们就可以获得这两个点之间的指定数量的点来作为某个物体的运动轨迹

在这里插入图片描述

5.增加点

在这里插入图片描述

三、脚本构成如下

此工具总共三个脚本构成

1.放在Editor文件夹下的BezierSplineInspector.cs

using UnityEditor;
using UnityEngine;

[CustomEditor(typeof(BezierSpline))]
public class BezierSplineInspector : Editor
{

    private const int stepsPerCurve = 10;
    private const float directionScale = 0.5f;
    private const float handleSize = 0.04f;
    private const float pickSize = 0.06f;

    private static Color[] modeColors = {
		Color.white,
		Color.yellow,
		Color.cyan
	};

    private BezierSpline spline;
    private Transform handleTransform;
    private Quaternion handleRotation;
    private int selectedIndex = -1;

    public override void OnInspectorGUI()
    {
        spline = target as BezierSpline;
        EditorGUI.BeginChangeCheck();
        bool loop = EditorGUILayout.Toggle("Loop", spline.Loop);
        if (EditorGUI.EndChangeCheck())
        {
            Undo.RecordObject(spline, "Toggle Loop");
            EditorUtility.SetDirty(spline);
            spline.Loop = loop;
        }
        if (selectedIndex >= 0 && selectedIndex < spline.ControlPointCount)
        {
            DrawSelectedPointInspector();
        }
        if (GUILayout.Button("Add Curve"))
        {
            Undo.RecordObject(spline, "Add Curve");
            spline.AddCurve();
            EditorUtility.SetDirty(spline);
        }
    }

    private void DrawSelectedPointInspector()
    {
        GUILayout.Label("Selected Point");
        EditorGUI.BeginChangeCheck();
        Vector3 point = EditorGUILayout.Vector3Field("Position", spline.GetControlPoint(selectedIndex));
        if (EditorGUI.EndChangeCheck())
        {
            Undo.RecordObject(spline, "Move Point");
            EditorUtility.SetDirty(spline);
            spline.SetControlPoint(selectedIndex, point);
        }
        EditorGUI.BeginChangeCheck();
        BezierControlPointMode mode = (BezierControlPointMode)EditorGUILayout.EnumPopup("Mode", spline.GetControlPointMode(selectedIndex));
        if (EditorGUI.EndChangeCheck())
        {
            Undo.RecordObject(spline, "Change Point Mode");
            spline.SetControlPointMode(selectedIndex, mode);
            EditorUtility.SetDirty(spline);
        }
    }

    private void OnSceneGUI()
    {
        spline = target as BezierSpline;
        handleTransform = spline.transform;
        handleRotation = Tools.pivotRotation == PivotRotation.Local ?
            handleTransform.rotation : Quaternion.identity;

        Vector3 p0 = ShowPoint(0);
        for (int i = 1; i < spline.ControlPointCount; i += 3)
        {
            Vector3 p1 = ShowPoint(i);
            Vector3 p2 = ShowPoint(i + 1);
            Vector3 p3 = ShowPoint(i + 2);

            Handles.color = Color.gray;
            Handles.DrawLine(p0, p1);
            Handles.DrawLine(p2, p3);

            Handles.DrawBezier(p0, p3, p1, p2, Color.white, null, 2f);
            p0 = p3;
        }
        ShowDirections();
    }

    private void ShowDirections()
    {
        Handles.color = Color.green;
        Vector3 point = spline.GetPoint(0f);
        Handles.DrawLine(point, point + spline.GetDirection(0f) * directionScale);
        int steps = stepsPerCurve * spline.CurveCount;
        for (int i = 1; i <= steps; i++)
        {
            point = spline.GetPoint(i / (float)steps);
            Handles.DrawLine(point, point + spline.GetDirection(i / (float)steps) * directionScale);
        }
    }

    private Vector3 ShowPoint(int index)
    {
        Vector3 point = handleTransform.TransformPoint(spline.GetControlPoint(index));
        float size = HandleUtility.GetHandleSize(point);
        if (index == 0)
        {
            size *= 2f;
        }
        Handles.color = modeColors[(int)spline.GetControlPointMode(index)];
        if (Handles.Button(point, handleRotation, size * handleSize, size * pickSize, Handles.DotCap))
        {
            selectedIndex = index;
            Repaint();
        }
        if (selectedIndex == index)
        {
            EditorGUI.BeginChangeCheck();
            point = Handles.DoPositionHandle(point, handleRotation);
            if (EditorGUI.EndChangeCheck())
            {
                Undo.RecordObject(spline, "Move Point");
                EditorUtility.SetDirty(spline);
                spline.SetControlPoint(index, handleTransform.InverseTransformPoint(point));
            }
        }
        return point;
    }
}

2.Bezier.cs

using UnityEngine;

public static class Bezier
{

    public static Vector3 GetPoint(Vector3 p0, Vector3 p1, Vector3 p2, float t)
    {
        t = Mathf.Clamp01(t);
        float oneMinusT = 1f - t;
        return
            oneMinusT * oneMinusT * p0 +
            2f * oneMinusT * t * p1 +
            t * t * p2;
    }

    public static Vector3 GetFirstDerivative(Vector3 p0, Vector3 p1, Vector3 p2, float t)
    {
        return
            2f * (1f - t) * (p1 - p0) +
            2f * t * (p2 - p1);
    }

    public static Vector3 GetPoint(Vector3 p0, Vector3 p1, Vector3 p2, Vector3 p3, float t)
    {
        t = Mathf.Clamp01(t);
        float OneMinusT = 1f - t;
        return
            OneMinusT * OneMinusT * OneMinusT * p0 +
            3f * OneMinusT * OneMinusT * t * p1 +
            3f * OneMinusT * t * t * p2 +
            t * t * t * p3;
    }

    public static Vector3 GetFirstDerivative(Vector3 p0, Vector3 p1, Vector3 p2, Vector3 p3, float t)
    {
        t = Mathf.Clamp01(t);
        float oneMinusT = 1f - t;
        return
            3f * oneMinusT * oneMinusT * (p1 - p0) +
            6f * oneMinusT * t * (p2 - p1) +
            3f * t * t * (p3 - p2);
    }
}

3.BezierSpline.cs

using UnityEngine;
using System;

public class BezierSpline : MonoBehaviour
{
    
    [SerializeField]
    public Vector3[] points;

    [SerializeField]
    private BezierControlPointMode[] modes;

    [SerializeField]
    private bool loop;

    public bool Loop
    {
        get
        {
            return loop;
        }
        set
        {
            loop = value;
            if (value == true)
            {
                modes[modes.Length - 1] = modes[0];
                SetControlPoint(0, points[0]);
            }
        }
    }

    public int ControlPointCount
    {
        get
        {
            return points.Length;
        }
    }

    public Vector3 GetControlPoint(int index)
    {
        return points[index];
    }

    public void SetControlPoint(int index, Vector3 point)
    {
        if (index % 3 == 0)
        {
            Vector3 delta = point - points[index];
            if (loop)
            {
                if (index == 0)
                {
                    points[1] += delta;
                    points[points.Length - 2] += delta;
                    points[points.Length - 1] = point;
                }
                else if (index == points.Length - 1)
                {
                    points[0] = point;
                    points[1] += delta;
                    points[index - 1] += delta;
                }
                else
                {
                    points[index - 1] += delta;
                    points[index + 1] += delta;
                }
            }
            else
            {
                if (index > 0)
                {
                    points[index - 1] += delta;
                }
                if (index + 1 < points.Length)
                {
                    points[index + 1] += delta;
                }
            }
        }
        points[index] = point;
        EnforceMode(index);
    }

    public BezierControlPointMode GetControlPointMode(int index)
    {
        return modes[(index + 1) / 3];
    }

    public void SetControlPointMode(int index, BezierControlPointMode mode)
    {
        int modeIndex = (index + 1) / 3;
        modes[modeIndex] = mode;
        if (loop)
        {
            if (modeIndex == 0)
            {
                modes[modes.Length - 1] = mode;
            }
            else if (modeIndex == modes.Length - 1)
            {
                modes[0] = mode;
            }
        }
        EnforceMode(index);
    }

    private void EnforceMode(int index)
    {
        int modeIndex = (index + 1) / 3;
        BezierControlPointMode mode = modes[modeIndex];
        if (mode == BezierControlPointMode.Free || !loop && (modeIndex == 0 || modeIndex == modes.Length - 1))
        {
            return;
        }

        int middleIndex = modeIndex * 3;
        int fixedIndex, enforcedIndex;
        if (index <= middleIndex)
        {
            fixedIndex = middleIndex - 1;
            if (fixedIndex < 0)
            {
                fixedIndex = points.Length - 2;
            }
            enforcedIndex = middleIndex + 1;
            if (enforcedIndex >= points.Length)
            {
                enforcedIndex = 1;
            }
        }
        else
        {
            fixedIndex = middleIndex + 1;
            if (fixedIndex >= points.Length)
            {
                fixedIndex = 1;
            }
            enforcedIndex = middleIndex - 1;
            if (enforcedIndex < 0)
            {
                enforcedIndex = points.Length - 2;
            }
        }

        Vector3 middle = points[middleIndex];
        Vector3 enforcedTangent = middle - points[fixedIndex];
        if (mode == BezierControlPointMode.Aligned)
        {
            enforcedTangent = enforcedTangent.normalized * Vector3.Distance(middle, points[enforcedIndex]);
        }
        points[enforcedIndex] = middle + enforcedTangent;
    }

    public int CurveCount
    {
        get
        {
            return (points.Length - 1) / 3;
        }
    }

    public Vector3 GetPoint(float t)
    {
        int i;
        if (t >= 1f)
        {
            t = 1f;
            i = points.Length - 4;
        }
        else
        {
            t = Mathf.Clamp01(t) * CurveCount;
            i = (int)t;
            t -= i;
            i *= 3;
        }
        return transform.TransformPoint(Bezier.GetPoint(points[i], points[i + 1], points[i + 2], points[i + 3], t));
    }

    public Vector3 GetVelocity(float t)
    {
        int i;
        if (t >= 1f)
        {
            t = 1f;
            i = points.Length - 4;
        }
        else
        {
            t = Mathf.Clamp01(t) * CurveCount;
            i = (int)t;
            t -= i;
            i *= 3;
        }
        return transform.TransformPoint(Bezier.GetFirstDerivative(points[i], points[i + 1], points[i + 2], points[i + 3], t)) - transform.position;
    }

    public Vector3 GetDirection(float t)
    {
        return GetVelocity(t).normalized;
    }

    public void AddCurve()
    {
        Vector3 point = points[points.Length - 1];
        Array.Resize(ref points, points.Length + 3);
        point.x += 1f;
        points[points.Length - 3] = point;
        point.x += 1f;
        points[points.Length - 2] = point;
        point.x += 1f;
        points[points.Length - 1] = point;

        Array.Resize(ref modes, modes.Length + 1);
        modes[modes.Length - 1] = modes[modes.Length - 2];
        EnforceMode(points.Length - 4);

        if (loop)
        {
            points[points.Length - 1] = points[0];
            modes[modes.Length - 1] = modes[0];
            EnforceMode(0);
        }
    }

    public void Reset()
    {
        points = new Vector3[] {
			new Vector3(1f, 0f, 0f),
			new Vector3(2f, 0f, 0f),
			new Vector3(3f, 0f, 0f),
			new Vector3(4f, 0f, 0f)
		};
        modes = new BezierControlPointMode[] {
			BezierControlPointMode.Free,
			BezierControlPointMode.Free
		};
    }
}

public enum BezierControlPointMode
{
    Free,
    Aligned,
    Mirrored
}

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Spring Boot整合MyBatis-Plus框架快速上手

最开始&#xff0c;我们要在Java中使用数据库时&#xff0c;需要使用JDBC&#xff0c;创建Connection、ResultSet等&#xff0c;然后我们又对JDBC的操作进行了封装&#xff0c;创建了许多类似于DBUtil等工具类。再慢慢的&#xff0c;出现了一系列持久层的框架&#xff1a;Hiber…

【Linux驱动】驱动框架的进化 | 总线设备驱动模型

&#x1f431;作者&#xff1a;一只大喵咪1201 &#x1f431;专栏&#xff1a;《Linux驱动》 &#x1f525;格言&#xff1a;你只管努力&#xff0c;剩下的交给时间&#xff01; 目录 &#x1f969;驱动框架的进化&#x1f960;分层&#x1f960;面向对象&#x1f960;编程&am…

一台服务器​最大并发 tcp 连接数多少?65535?

首先&#xff0c;问题中描述的65535个连接指的是客户端连接数的限制。 在tcp应用中&#xff0c;server事先在某个固定端口监听&#xff0c;client主动发起连接&#xff0c;经过三次握手后建立tcp连接。那么对单机&#xff0c;其最大并发tcp连接数是多少呢&#xff1f; 如何标…

将elementUI,NaiveUI的progress环形进度条设置为渐变色

需求 &#xff1a;进度条要有一个渐变效果。效果图&#xff1a; NaiveUI和elementUI的官方progress组件都是只能设置一种颜色&#xff0c;不符合需求所以改一下。 其实NaiveUI和elementUI设置进度条的实现方式基本一样都是使用svg渲染出两个path&#xff0c;第一个是底色&…

教你一分钟弄清屏幕SPI接口名称

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服务器系统时间不同步如何处理

在分布式计算环境中&#xff0c;服务器系统时间的同步至关重要。然而&#xff0c;由于各种原因&#xff0c;服务器系统时间不同步的问题时有发生,这可能会导致严重的问题&#xff0c;如日志不准确、证书验证失败等。下面我们可以一起探讨下造成服务器系统时间不同的原因以及解决…

理解io/nio/netty

一、io io即input/output&#xff0c;输入和输出 1.1 分类 输入流、输出流&#xff08;按数据流向&#xff09; 字节流&#xff08;InputStream/OutputStream&#xff08;细分File/Buffered&#xff09;&#xff09;、字符流(Reader/Writer&#xff08;细分File/Buffered/pu…

iClient for JavaScript如何以mvt矢量瓦片的形式加载数据服务

刘大 这里写目录标题 前言1.iServer中的预览页面2.iClient for JavaScript加载2.1 构建Style2.2 iCient加载2.2.1Leaflet & MapboxGL2.2.2 OpenLayers 前言 在提到查看iServer REST数据服务的概况的时候&#xff0c;大家总会想到说&#xff0c;通过发布对应的地图服务或者…

一文读懂SoBit 跨链桥教程

从BTC网络到Solana网络桥接BRC20 1.打开SoBit平台&#xff1a;在您的网络浏览器中启动SoBit Bridge应用程序。 2.连接您的钱包&#xff1a; 选择SoBit界面右上角的比特币网络来连接您的数字钱包。 3.选择源链、目标链和您想桥接的代币&#xff1a; 从下拉菜单中选择’BTC’作为…

JVM入门到入土-Java虚拟机寄存器指令集与栈指令集

JVM入门到入土-Java虚拟机寄存器指令集与栈指令集 HotSpot虚拟机中的任何操作都需要入栈和出栈的步骤。 由于跨平台性的设计&#xff0c;Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同&#xff0c;所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台&#xff0c;指令集小&#x…