指定した軸のオブジェクトの回転、オブジェクトの向きについて(LookAt、Quaternion.LookRotation)

Question

オブジェクトの回転、オブジェクトの向きについて

中心のオブジェクトの指定した軸方向に沿うように中心の周りに球体を回転させつつ、中心のオブジェクトが回転しているオブジェクトの方を向くようにしたいです。

画像のように途中まではいいのですが、回転の中心となるオブジェクトの真上、真下に行くとこのようになってっしまいます。
LookAtの仕様でこうなってしまうと思うのですが、何かいい方法はありますでしょうか？

コード

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class rorate : MonoBehaviour
{
    public GameObject obj1;
    public GameObject obj2;

    float speed = 50f;

    void Update()
    {
        Vector3 axis = obj1.transform.right;
        obj1.transform.LookAt(obj2.transform.position);

        obj2.transform.RotateAround(obj1.transform.position, axis, -speed * Time.deltaTime);
    }
}

obj1に長方体、obj2に球体を入れています。
よろしくお願いいたします。

Answer 1

確かにLookAtにとって真上や真下は鬼門ですね。代案として、下記のように姿勢を決めるのはどうでしょうか?

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

// 余計なお世話かもしれませんが、「rorate」は「rotate」のつづり間違いでしょうか?
public class rorate : MonoBehaviour
{
    public GameObject obj1;
    public GameObject obj2;

    float speed = 50f;

    void Update()
    {
        Vector3 axis = obj1.transform.right;

        // 現在のCubeの姿勢に対して、CubeのforwardをSphereの方角に向ける最短回転を合成する
        obj1.transform.rotation = Quaternion.FromToRotation(obj1.transform.forward, obj2.transform.position - obj1.transform.position) * obj1.transform.rotation;

        obj2.transform.RotateAround(obj1.transform.position, axis, -speed * Time.deltaTime);
    }
}

FromToRotationについて

水色がobj1.transform.forward、マゼンタ色がobj2.transform.position - obj1.transform.positionです。
Quaternion.FromToRotation(obj1.transform.forward, obj2.transform.position - obj1.transform.position)によって水色をマゼンタ色に重ねるよう回転するクォータニオンが得られ、黄色がその回転軸です。
黄色は水色とマゼンタ色の両方に垂直なベクトルで、これは水色とマゼンタ色の外積の向きとなります。

そして、このクォータニオンを現在のobj1.transform.rotationと組み合わせることで、現在の姿勢からさらに回転させた姿勢を求めてobj1.transform.rotationに再設定しています。
「Quaternion-operator * - Unity スクリプトリファレンス」には...

lhs と rhs の回転を組合わせます。

lhs * rhs の積の値で回転させることは、lhs を最初に、それから rhs というように 2 つの回転を順番に行うことと同じです。つまり、回転は、非可換性で、lhs * rhs は rhs * lhs と異なる回転を表すということに気を付けてください。

との解説があり、ご参考になるかと思います。

余談ですが、上記引用の「lhs を最初に、それから rhs」というのが人によってはしっくりこないかもしれません。
実は私はどちらかというとしっくりこない側のクチでして、「【Unity】 Quaternionの回転順の話 - エフアンダーバー」の解釈に賛同する方ではあります。
ですが「[Unity]Quaternionの回転、左が先か？右が先か？ - Qiita」にあるように、lhsとrhsのどっちが先に見えるか...は回転前と回転後のどちらの姿勢に注目するかで違ってくるものであり、ご質問者さんにとってしっくりくるとらえ方でいいかと思います。ただし他の人とコードについて意見交換する場合は、もしかすると相手は自分と異なる派閥のとらえ方をしているかもしれないことを頭の隅にでも覚えておいていただくと、コミュニケーションが円滑になるかもしれません。

Comments

[Miya_kp]

ありがとうございます！うまく動かすことができました！
ただ、FromToRotationの部分について、スクリプトリファレンス（https://docs.unity3d.com/ja/current/ScriptReference/Quaternion.FromToRotation.html）を見て理解しようと思ったのですが、 修正していただいたスクリプトの
obj1.transform.rotation = Quaternion.FromToRotation(obj1.transform.forward, obj2.transform.position - obj1.transform.position) * obj1.transform.rotation;
の部分が理解できていません。
大変恐縮ですが、この部分について解説していただくことはできますか？

[Bongo]

回転部分の式について説明を追記してみましたが、いかがでしょうかね?
やはり三次元空間内の回転となると他の方に意図を伝えるのがやっかいになってしまいますね。ご不明点がありましたらお気軽にコメントいただければ返信いたします。