unity中的差值函数Lerp和SmoothDamp解析（一）

前言

相信做unity的同学或多或少都会有对数值变化进行平滑的需求，比如摄像机的移动，物体颜色的渐变等等，我们不想变化太突然，想让变化过度自然，这个时候我们很自然的会用到Lerp()函数或者SmoothDamp()函数（当然用协程也可以实现），但是我最初使用这两个函数的时候，用出来是这个效果，但是确实不是很理解里面参数所代表的意义，后面还是花了一点点的时间才彻底的清楚这个函数的用法，在这篇文章里我会尝试清晰的把这两个函数一次性讲清楚。（不得不吐槽一下，unity官方文档最初对Lerp函数用法的示例！将Time.deltatime加入第三个参数太不利于理解了！）

1.Lerp解析

1.1Lerp原型以及文字释义

在unityAPI中有各种各样的Lerp可供选择什么Color.Lerp，Vector2.Lerp，Vector3.Lerp等等，网上有些教程把他们一个个拿出来解释，我觉得真的是毫无意义的，最关键的只需要理解其中的一个Lerp就足够了，其它Lerp只是针对它的每一个属性去做变化而已，本质是一样的。

那就是Mathf.Lerp()

//a：变化的起始值
//b：变化的目标值
//t：本次调用返回值所占b和a的差值的比例
//返回值为一个float类型
public static float Lerp(float a, float b, float t);

1.2Lerp初体验

我们拿到一个函数，按照常理去理解，应该调用一次就ok了，效果就出来了，那么我们就在Start()里面调用一次试一下

   float origin_X = 0;//起始X坐标
    float destination_X = 10;
    // Use this for initialization
    void Start()
    {
        //修改正方体在x轴上面的位移
        Vector3 startPos = transform.position;
        startPos.x = Mathf.Lerp(origin_X, destination_X, 0.1f);
        transform.position = startPos;
    }

效果如下，其中蓝色的正方体所在坐标为（0，0，0），红色正方体所在坐标为（10，0，0）

运行结果.png

我们会发现白色正方体所在的位置变为了（1，0，0），刚好就是 起始点x：0和
终点x：10的十分之一，也是刚好是 Math.Lerp()的第三个参数0.1。所以这很直观的让我们知道了第三个参数表征的是什么

第三个参数表征的是，函数的返回值占前两个参数插值的比例，附上网上流传的Lerp实现源码大家就会发现是真的简洁明了

public static float Lerp(float a, float b, float t){
        return (b-a)*t;
}

1.3Lerp的用法

根据1.2我们可以知道一件事，想要实现平滑的效果，调用一次Lerp是不行的，因此我们需要在多次调用，巧妙的修改输入的参数，才能得到我们想要的效果。

1.3.1第一种用法（也是unity早期对Lerp的示例用法）

这种用法会多次调用修改第一个参数的值，接下来我们修改一下代码，将Lerp放在Update()里面运行

    float origin_X = 0;//起始X坐标
    float destination_X = 10;

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        //修改正方体在x轴上面的位移
        Vector3 startPos = transform.position;
        startPos.x = Mathf.Lerp(origin_X, destination_X, 0.1f);
        transform.position = startPos;
    }

输入代码后点击运行，恐怖的事情发生了！！！我们会发现白色正方体一直在（1，0，0）的位置。检查一下代码发现，我们传入的参数三个值是恒定的，所以每次返回值都是一样的，因此我们每一帧更新白色正方体的position都会是（1，0，0）。这个时候我们只需要做一件事情，就可以让白色方块从（0，0，0）平滑的运动到（10，0，0），那就是将第一个参数改为自身在当前帧的X坐标，这样一来我们每一帧计算得到的X值都会成为下一帧计算的第一个参数，效果如下。

LerpTest.gif

嗯，so far so good，right?这样去使用的意思是，我们每一帧去移动当前位置距离目标位置的十分之一，也就是

• 第一帧：移动到当前位置(0,0,0)到(10,0,0)的十分之一，也就是(1,0,0)
• 第二帧：移动到当前位置(1,0,0)到(10,0,0)的十分之一，也就是(1.9,0,0)
• 第二帧：移动到当前位置(1.9,0,0)到(10,0,0)的十分之一，也就是(2.71,0,0)
• 后面以此类推......
  我们可以很直观的看到，这样子的变化是非线性的（网上有人说Lerp函数的平滑是非线性的，我认为有失偏颇，只能说在这种用法之下，它的变化是非线性的），其次很关键的一点是，像这样子运动，物体永远都到不了你想去的地方，只能无限的去逼近！
  

  逼死强迫症.png
  
  这就很坑爹了，很多时候我们想得到变化结束的回调，然后判断
  if(position.x==10){TODO......}
  然后你发现，这条等式永远不成立，一直是9.9999999，真的急skr人，虽然去我们可以把条件改为
  if(position.x>=9.9999999){TODO......}
  但这也太......丑了，所以如果我们不想代码那么丑，又想让我们的变化是线性变化的话，就可以采用下面第二种方法。

1.3.2第二种用法（unity现在对Lerp的示例用法）

第二种方法是通过每一帧去改变第三个参数的值，让第三个值从0逐渐变化到1，也就可以实现平滑，并且可以准确的知道变化结束的那一刻了。我这里给出一种最为简单的实现。

    float origin_X = 0;//起始X坐标
    float destination_X = 10;
    float t = 0;//每帧增加的插值

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        t += Time.deltaTime;
        //修改正方体在x轴上面的位移
        Vector3 startPos = transform.position;
        startPos.x = Mathf.Lerp(origin_X, destination_X, t);
        transform.position = startPos;
    }

Lerp2Test.gif

其中t每一帧去累加Time.deltaTime，所以从Update第一次调用开始，到1秒的时候t就会变为1，白色方块就会到达终点，所以方块的变化轨迹这时就由t的变化轨迹确定了，在这里t的变化轨迹基本是匀速运动，所以白块也就匀速的从（0，0，0）点运动到（10，0，0）点。
所以在这种情况下很好的可以判断运动什么时候结束，只需要判断t的值是否大于等于1就可以了
if(t>=1){ TODO...... }

最后

本来想简洁明了的解释清楚这个函数，结果还是写了那么多......看来还是要好好锻炼自己对重点的提炼能力了，其中有什么疑惑或者不认同的地方欢迎大家留言！这周末浪的时间太多了，没有写完SmoothDamp的解释，只能下周再更了！