【学习笔记】unity脚本学习（二）（Time时间体系、Random随机数、Mathf数学运算）

参考视频：B站Unity3D视频精讲课程

Time时间体系

（红色旗帜：只读静态变量，绿色：可修改静态变量）

官网手册 important class-Time

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通过edit>project settings>time可修改的参数：
fixedDeltaTime、maximumDeltaTime、timeScale

timeScale

timeScale：The scale at which time passes.
可修改面板参数Time Scale:The speed at which time progresses . Change this value to simulate bullet-time effects . A value of 1 means real-time . A value of .5 means half speed；a value of 2 is double speed.
可模拟子弹时间，跳跃时慢动作

maximumDeltaTime

maximumDeltaTime：The maximum value of Time.deltaTime in any given frame. This is a time in seconds that limits the increase of Time.time between two frames.

可通过面板修改Maximum Allowed Timestep：A framerate-independent interval that caps the worst-case scenario when framerate is low.Physics calculations and Fixedupdate() eventswill not be performed for longer time than specified. 一种与帧速率无关的间隔，当帧速率较低时，它会限制最坏的情况。物理计算和Fixedupdate() 事件的执行时间不会超过指定时间。

fixedDeltaTime

fixedDeltaTime ：执行物理和其他固定帧率更新（如 MonoBehaviour 的 FixedUpdate）的时间间隔（以秒为单位）。

可通过面板修改Fixed Timestep值进行修改。Fixed Timestep：A framerate-independent interval that dictates when physics calculations and Fixedupdate() events are performed
一个与帧速率无关的间隔，用于指定何时执行物理计算和Fixedupdate()事件

修改这个值的直观感受：对帧率产生影响

好吧，也不知道为啥有这么大区别…（注意拉成1其实跟10帧率差不多）

captureDeltaTime

captureDeltaTime：Slows your application’s playback time to allow Unity to save screenshots in between frames.
减缓应用程序的播放时间，使Unity可以在两帧之间保存屏幕截图。

如果此属性具有非零值，则无论实时时间和帧的持续时间如何，Time.Time都会以captureDeltaTime（按Time.timeScale缩放）的间隔增加。如果你想拍摄一部需要恒定帧速率的电影，并且想在两帧之间留出足够的时间来保存屏幕图像，这一点很有用。

【好吧，没听懂，以后再说吧】

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下面是只读变量

deltaTime

乘以deltaTime可以达到平滑的效果

整体展示

    public int framerate;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        framerate = Time.captureFramerate;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        Time.captureFramerate = framerate;
        if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){
            Time.timeScale = 0.2f;
            Time.fixedDeltaTime = 0.005f;
        }
        if(Input.GetKeyUp(KeyCode.Space)){
            Time.timeScale = 1f;
            Time.fixedDeltaTime = 0.02f;
        }
    }
    private void OnGUI() {
        GUILayout.TextArea("Game Time:" + Time.time.ToString());
        GUILayout.TextArea("Game timeSinceLevelLoad:" + Time.timeSinceLevelLoad.ToString());
        GUILayout.TextArea("deltaTime:" + Time.deltaTime.ToString());
        GUILayout.TextArea("fixedTime:" + Time.fixedTime.ToString());
        GUILayout.TextArea("smoothDeltaTime:" + Time.smoothDeltaTime.ToString());
        GUILayout.TextArea("frameCount:" + Time.frameCount.ToString());
        GUILayout.TextArea("realtimeSinceStartup:" + Time.realtimeSinceStartup.ToString());
        GUILayout.TextArea("unscaledDeltaTime:" + Time.unscaledDeltaTime.ToString());
        GUILayout.TextArea("unscaledTime:" + Time.unscaledTime.ToString());
    }

按空格和松开空格实现的效果如下：

【哇！顺便学习了输入和GUI，哈哈哈哈我好厉害~】

Random随机数

Mathf数学运算I

官方API

Mathf.Round()

整数部分为偶数小数为5也舍，整数部分为奇数，小数为5则进。注意unity的不同之处

        Debug.Log("Mathf.Round(10.5f)=" + Mathf.Round(10.5f));//10
        Debug.Log("Mathf.Round(11.5f)=" + Mathf.Round(11.5f));//12
        Debug.Log("Mathf.Round(-10.5f)=" + Mathf.Round(-10.5f));//-10
        Debug.Log("Mathf.Round(-11.5f)=" + Mathf.Round(-11.5f));//-12

Mathf.Ceil() Mathf.CeilToInt()

注意两个打印结果相同，但返回类型不同，其他ToInt方法也类似。

// float Ceil(float f);
Debug.Log(Mathf.Ceil(10.5f));// 11
// int CeilToInt(float f)
Debug.Log(Mathf.CeilToInt(10.5f));// 11

Mathf.Sign

public static float Sign (float f);
返回 f 的符号。
当 f 为正数或零时，返回值为 1，当 f 为负数时，返回值为 -1。

Debug.Log(Mathf.Sign(-10));//-1
Debug.Log(Mathf.Sign(10));//1

Mathf.Clamp

public static float Clamp (float value, float min, float max);
The float result between the minimum and maximum values.
限位函数，value在最大最小值之间，返回原value，否则取最大或者最小值。Note: if the minimum value is is greater than the maximum value, the method returns the minimum value.

Mathf数学运算II-曲线变换

他们都有一个相似的功能：给定一个初始点，一个target终点，要我们输出的函数从起始点到target点移动，只不过他们实现方法是不同的，效果也有很大的不一样。在我们以后的项目中，利用好这些函数会非常方便且自由地控制例如物体的位移、旋转等。

Lerp 线性插值

public static float Lerp (float a, float b, float t);
在 a 与 b 之间按 t 进行线性插值。参数 t 限制在范围 [0, 1] 内。

当 t = 0 时，返回 a 。
当 t = 1 时，返回 b 。
当 t = 0.5 时，返回 a 和 b 的中点。

    public float minX = 0f;
    public float maxX = 20f;
    float startTime = 2f;
    void Start()
    {
    	// t不在[0,1]范围会被clamp限位
        Debug.Log("Mathf.Lerp(0,5,200)="+Mathf.Lerp(0,5,-1));//0
        Debug.Log("Mathf.Lerp(0,5,200)="+Mathf.Lerp(0,5,200));//5
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        // 从第2秒开始沿x方向从0匀速移动到5，速度为(maxX-minX)/1
        transform.position = new Vector3(
            Mathf.Lerp(minX,maxX,Time.time-startTime),
            transform.position.y,
             transform.position.z
        );
    }

LerpAngle

public static float LerpAngle (float a, float b, float t);
与 Lerp 相同，但是在值环绕 360 度时确保值正确插入。
参数 t 限制在范围 [0, 1] 内。假设变量 a 和 b 以度为单位。

    public float start = 0f;
    public float end = 90f;
    float startTime = 2f;
    void Update()
    {
        float currentAngle = Mathf.Lerp(start,end,Time.time-startTime);
        transform.eulerAngles = new Vector3(
            transform.eulerAngles.x,
            currentAngle,
            transform.eulerAngles.z
        );
    }

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lerp插值可以也通过类似current = Mathf.Lerp(current,end,Time.deltaTime) 方法刷新初始值，实现非线性运动

public float current = 0f;
    public float end = 5f;
    float startTime = 2f;

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(end - current <0.01f)
            current = end;
        else
            current = Mathf.Lerp(current,end,Time.deltaTime);
        // 从第2秒开始沿x方向从0匀速移动到5，速度为(maxX-minX)/1
        transform.position = new Vector3(
            current,
            transform.position.y,
             transform.position.z
        );
    }

但可以明显看出移动很不平滑，且代码不简洁，接下来将介绍两个函数能方便实现非线性平滑变换

SmoothDamp

public static float SmoothDamp (float current, float target, ref float currentVelocity, float smoothTime, float maxSpeed= Mathf.Infinity, float deltaTime= Time.deltaTime);

• current 当前位置。（下面代码用transform.position.x，注意和lerp smoothStep区别）
• currentVelocity 当前速度，此值由函数在每次调用时进行修改。（这个值初始值为0即可，不需要管）
• smoothTime 达到目标所需的近似时间。值越小，达到目标的速度越快。

    public float target = 5f;
    float velocity = 0f;
    public float maxSpeed;

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.position = new Vector3(
            Mathf.SmoothDamp(transform.position.x,target,ref velocity,5f,maxSpeed),
            transform.position.y,
            transform.position.z);
    }

疑问：

• smoothTime 非常不准确
  参考：Mathf.SmoothDamp takes longer than it should inside a coroutine

SmoothStep

public static float SmoothStep (float from, float to, float t);

在 min 与 max 之间进行插值，在限制处进行平滑。

此函数采用与 Lerp 相似的方式在 min 与 max 之间进行插值。 但是，插值会从起点逐渐加速，然后朝着终点减慢。 这可用于创建表现十分自然的动画、淡化和其他过渡。

    public float target = 5f;
    float velocity = 0f;
    public float maxSpeed;

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.position = new Vector3(
            Mathf.SmoothStep(0,target,Time.time/5),
            transform.position.y,
            transform.position.z);
    }

三者比较

MoveTowards()

public static float MoveTowards (float current, float target, float maxDelta);
将值 current 向 target 靠近。

这本质上与 Mathf.Lerp 相同，但是该函数确保速度不超过 maxDelta。 maxDelta 为负值时将值推离 /target/。

public float target = 5f;
    float speed = 1f;

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        transform.position = new Vector3(
            Mathf.MoveTowards(transform.position.x,target,Time.deltaTime*speed),
            transform.position.y,
            transform.position.z);
    }

MoveTowardsAngle()

与 MoveTowards 相同，但是在值环绕 360 度时确保值正确插入。

波形比较

lerp是定义好时间，moveTowards是定义好速度

脚本中加入变量public AnimationCurve a;即可调出曲线

其他曲线

InverseLerp：Determines where a value lies between two points.

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Repeat 对值 t 进行循环，使它不会大于长度，并且不会小于 0。（AnimationCurve 中就是Loop）
public static float Repeat (float t, float length);

这类似于取模运算符，但是它适用于浮点数。例如，将 3.0 用于 t 并将 2.5 用于 length，结果是 0.5。而当 t = 5 并且 length = 2.5 时，结果是 0.0。但是请注意，与取模运算符一样，没有为负数定义行为。

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PingPong PingPong 返回一个值，该值将在值 0 与 length 之间递增和递减。

要想实现往复运动，比如对前面的Time.time取repeat 或者pingpong就能实现往复运动

transform.position = new Vector3(
            Mathf.Lerp(minX,maxX,Mathf.PingPong(Time.time,1)),
            transform.position.y,
             transform.position.z
        );

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LinearToGammaSpace 将给定值从线性转换为伽马 (sRGB) 颜色空间。
GammaToLinearSpace 将给定值从伽马 (sRGB) 转换为线性颜色空间。
大概意思就是伽马图视觉效果比线性的好，但不好计算，所以一般转换成linear计算完在转回gamma值。
官方手册

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PerlinNoise 生成 2D 柏林噪声。
柏林噪声是在 2D 平面上生成的浮点值的伪随机图案（虽然 该方法普及到三维或更高维，不过未在 Unity 中实现）。 该噪声不包含每个点处的完全随机值，而是由 “波”组成，其值在图案中逐渐增大和减小。该噪声可以 用作纹理特效的基础，以及用于动画、生成地形高度贴图 和许多其他内容。

作用:

• 随机颜色过渡

啊，终于将这小节搞完了…又花了好几天