??? 相機(jī)Camera，是場(chǎng)景中最重要的GO，它的作用是在屏幕上渲染整個(gè)或部分二次元世界，代替了人類(lèi)的眼睛。本篇將實(shí)現(xiàn)相機(jī)跟隨主角移動(dòng)的過(guò)程，使用的API有：三維向量類(lèi)的Vector3.Distance、Vector3.Angle；數(shù)學(xué)類(lèi)的Mathf.Clamp；輸入系統(tǒng)的Input.GetAxis，用于得到鼠標(biāo)或者鍵盤(pán)的輸入信息；插值計(jì)算的Vector3.Lerp、Quaternion.Lerp等工具。

目錄

1. Camera的應(yīng)用

2. Camera的參數(shù)設(shè)置

3. 第三人角度的Camera場(chǎng)景結(jié)構(gòu)和功能分析

4. 腳本實(shí)現(xiàn)

5. 完整腳本CameraCtrl

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1. Camera的應(yīng)用

? ? Camera的重要性不需要多說(shuō)，每個(gè)場(chǎng)景中至少要有一個(gè)Camera，不然在任何顯示終端都看不見(jiàn)任何關(guān)于場(chǎng)景的渲染。從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，Camera主要有以下幾個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：

? （1）場(chǎng)景中代替玩家的眼睛

? 第一人視角（這是VR中的）：

? 第三人視角

? （2）制作小地圖

? （3）UI應(yīng)用——UICamera：專(zhuān)門(mén)對(duì)著拍攝UI控件的攝像機(jī)，UI控件中

? （4）Cinemachine制作片頭、切換視角

2. Camera的參數(shù)設(shè)置

官方文檔的Camera參數(shù)解釋：Camera component - Unity 手冊(cè) (unity3d.com)

實(shí)際應(yīng)用中以下幾項(xiàng)為重點(diǎn)參數(shù)：

?（1）Culling Mask：包含或忽略要由攝像機(jī)渲染的對(duì)象層。在檢視面板中將層分配到對(duì)象。

這些對(duì)象層是通過(guò)Layer來(lái)分配的，選定這一層的對(duì)象（GO）會(huì)被顯示到相應(yīng)的Camera中。

（2）Clipping Planes:開(kāi)始和停止渲染位置到攝像機(jī)的距離，Near為相對(duì)于攝像機(jī)的最近繪制點(diǎn)。Far為相對(duì)于攝像機(jī)的最遠(yuǎn)繪制點(diǎn)。如果Far值非常大時(shí)，渲染的內(nèi)容就會(huì)很多，對(duì)于GPU的要求也會(huì)非常高。

（3）Viewport Rect：通過(guò)四個(gè)值指示將在屏幕上繪制此攝像機(jī)視圖的位置。在視口坐標(biāo)中測(cè)量（值為 0–1）。其中：X為繪制攝像機(jī)視圖的起始水平位置；Y為繪制攝像機(jī)視圖的起始垂直位置；W和H分別為屏幕上的攝像機(jī)輸出的高度和寬度。

? 以小地圖的攝像機(jī)顯示為例，這是它的XYWH的顯示

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? ?（4）Depth:??攝像機(jī)在繪制順序中的位置。具有更大值的攝像機(jī)將繪制在具有更小值的攝像機(jī)之上。默認(rèn)的攝像機(jī)為-1

? （5）Target Display:?定義要渲染到的外部設(shè)備。值為 1 到 8 之間。這與Game窗口的Display設(shè)置向匹配

3. 第三人角度的Camera場(chǎng)景結(jié)構(gòu)和功能分析

? 第三人視角的游戲，一般的結(jié)構(gòu)如下：

? （1）功能分析：1. Camera始終跟隨在主角背后的一定距離（Distance），并初始有一定的俯仰角度；2. 用鼠標(biāo)點(diǎn)擊電腦屏幕，Camera隨鼠標(biāo)給的位置旋轉(zhuǎn)視角。

? 這兩個(gè)功能分別的實(shí)現(xiàn)步驟：

? （2）實(shí)現(xiàn)跟隨：1. 計(jì)算distance：相機(jī)的目標(biāo)(就是主角)與相機(jī)之間的距離；2. 計(jì)算相機(jī)將要移動(dòng)到的位置：目標(biāo)的新位置與distance的差，方向朝向目標(biāo)。

? （3）實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)：1. 獲取鼠標(biāo)點(diǎn)擊的水平、豎直方向的位置變化；2. 相機(jī)根據(jù)鼠標(biāo)變化數(shù)值，繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)（Z方向不轉(zhuǎn)）；3. 限制Y方向的旋轉(zhuǎn)角度?

4. 腳本實(shí)現(xiàn)：

（1）實(shí)現(xiàn)相機(jī)跟隨：

? 第一步：在Start()中，使用Vector3.Distance獲取目標(biāo)和相機(jī)間的距離，這是一個(gè)float值：

distance = Vector3.Distance(Target.transform.position, transform.position);

? 并記錄一下相機(jī)的初始角度：

rotation=transform.rotation;

? 第二步：在Update（）中，計(jì)算當(dāng)時(shí)的相機(jī)需要到達(dá)的位置：

resultPos = Target.transform.position - rotation*Vector3.forward * distance;

? 其中，rotation*Vector3.forward 是給了distance一個(gè)向前的方向。

*向量叉乘的意義：方向?yàn)閮上蛄康慕M成平面的法向量方向，大小為兩向量組成的平行四邊形的面積。

? 第三步：將這個(gè)計(jì)算的目標(biāo)位置賦值給相機(jī)：

transform.position=resultPos;

? 不過(guò)直接賦值后，運(yùn)行結(jié)果非常的生硬，還是給它一個(gè)線(xiàn)性插值，相機(jī)跟隨就平滑一些：??

transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, resultPos, Time.DeltaTime);

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*Lerp-線(xiàn)性插值，Vector3類(lèi)和Quaternion類(lèi)都有這個(gè)方法，定義為：

public static Vector3 Lerp (from :?Vector3, to :?Vector3, t : float)

? 兩個(gè)向量之間的線(xiàn)性插值。按照數(shù)字t在from到to之間插值。t是夾在0到1之間。當(dāng)t=0時(shí)，返回from。當(dāng)t=1時(shí)，返回to。當(dāng)t=0.5時(shí)放回from和to之間的平均數(shù)

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運(yùn)行結(jié)果如下：

?（2）實(shí)現(xiàn)相機(jī)旋轉(zhuǎn)：

? 當(dāng)鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊屏幕并移動(dòng)時(shí)，獲取鼠標(biāo)的（x,y）坐標(biāo)值變化，并將這個(gè)二維的坐標(biāo)值計(jì)算成Camera的X、Y旋轉(zhuǎn)角度（Z方向不旋轉(zhuǎn)），方法如下：

? 第一步：記錄相機(jī)的X、Y方向的初始角度angleX、angleY，使用的是Vector3中一個(gè)十分實(shí)用的API：Vector3.Angle。以下得到的就是初始相機(jī)和X、Y軸的夾角，返回的是float值；

        angleX = Vector3.Angle(transform.right, Vector3.right);angleY = Vector3.Angle(transform.up, Vector3.up);

? 第二步：在Update()中得到鼠標(biāo)的水平和垂直的變化數(shù)值，這個(gè)數(shù)值也是float值，并將這兩個(gè)數(shù)值計(jì)入一個(gè)二維向量inputPos中；

        inputPos.x = Input.GetAxis("Mouse X");inputPos.y = Input.GetAxis("Mouse Y");

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*Input：管理所有的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或其他一切外設(shè)的輸入設(shè)置，比如之前在第一人控制器中使用的Input.GetKey(KeyCode.A)，就是取得鍵盤(pán)輸入的API。Input中的設(shè)置可以在unity中的Edit菜單->ProjectSettings->InputManager中調(diào)整：

? 比如上面獲取到的X方向的輸入，就是獲取了Mouse X的輸入值，也就是鼠標(biāo)在x方向上的移動(dòng)變化。新版的Input管理可連接的外設(shè)更多，包括游戲手柄、XR設(shè)備等，以后開(kāi)一篇細(xì)說(shuō)（挖坑）。

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? 第三步：判斷是否有鼠標(biāo)(“0”值指的是左鍵)點(diǎn)擊屏幕，如果有，就根據(jù)XY軸的輸入值，調(diào)整相機(jī)的XY軸旋轉(zhuǎn)，注意，這個(gè)旋轉(zhuǎn)的方向、速度(rotateSpeed)等都需要根據(jù)實(shí)際情況自行調(diào)整，調(diào)整到一個(gè)用戶(hù)舒適的狀態(tài)。當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)時(shí)也可以使用Lerp做平滑過(guò)渡；

        if(Input.GetMouseButton(0)){angleX += inputPos.x*rotateSpeed*Time.deltaTime;angleY += inputPos.y * rotateSpeed* Time.deltaTime;rotation = Quaternion.Euler(yAngle, xAngle, 0); }

效果如下：

? ?第四步：限制角度。在實(shí)際應(yīng)用中，一般俯仰角度（X軸）是不能360度旋轉(zhuǎn)的，所以要使用數(shù)學(xué)類(lèi)中的鉗制Clamp方法限制一下，這里的最大值最小值也是需要測(cè)試確定的；

yAngle = Mathf.Clamp(yAngle, yAngleMin, yAngleMax);

5. 完整腳本CameraCtrl：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
//對(duì)象：MainCamera
//作用：
//1. 主相機(jī)跟隨某一對(duì)象，使用差值Lerp做平滑跟隨處理
//2. 點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，根據(jù)鼠標(biāo)的位置調(diào)整相機(jī)旋轉(zhuǎn)public class _camCtrl : MonoBehaviour
{   public GameObject Target;   //載入Camera跟隨的對(duì)象private float distance;         //主角與相機(jī)之間的距離private Quaternion rotation;    //相機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度private Vector3 resultPos;      //相機(jī)需要移動(dòng)到的位置private Vector2 inputPos;       //獲取鼠標(biāo)位置private float angleX;           //相機(jī)旋轉(zhuǎn)的水平角度private float angleY;           //相機(jī)旋轉(zhuǎn)的垂直角度public float rotateSpeed = 50;  //旋轉(zhuǎn)速度，需要測(cè)試得知public int yAngleMin = 2;      //限制最小角度，需要測(cè)試得知public int yAngleMax = 60;      //限制最大角度，需要測(cè)試得知void Start(){distance = Vector3.Distance(Target.transform.position, transform.position);rotation = transform.rotation;//初始的相機(jī)水平和垂直角度angleX = Vector3.Angle(Vector3.right, transform.right);angleY = Vector3.Angle(Vector3.up, transform.up);}void Update(){}private static float angleClamp(float angle, float min, float max){//一個(gè)限制角度最大最小值的方法if (angle < -360)angle += 360;if (angle > 360)angle -= 360;return Mathf.Clamp(angle, min, max);}void FixedUpdate(){   //相機(jī)跟隨在主角移動(dòng)之后，因此可以使用LateUpdate()//如果需要相機(jī)與Hero緊密跟隨，沒(méi)有時(shí)差//可將相機(jī)跟隨也和Hero移動(dòng)一樣，寫(xiě)在FixedUpdate()中//但是需要在系統(tǒng)中設(shè)置腳本運(yùn)行先后順序//獲取鼠標(biāo)位置inputPos.x = Input.GetAxis("Mouse X");inputPos.y = Input.GetAxis("Mouse Y");if (Input.GetMouseButton(0))  //判斷鼠標(biāo)左鍵是否按下{   //實(shí)現(xiàn)Camera旋轉(zhuǎn)angleX += inputPos.x * rotateSpeed * Time.fixedDeltaTime;angleY += inputPos.y * rotateSpeed * Time.fixedDeltaTime;angleY = angleClamp(angleY, yAngleMin, yAngleMax);//相機(jī)旋轉(zhuǎn)角度限制//使用插值平滑旋轉(zhuǎn)transform.rotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation, Quaternion.Euler(angleY,angleX ,0),Time.fixedDeltaTime*5);}resultPos = Target.transform.position - rotation*Vector3.forward * distance;//求出相機(jī)的位置，主角位置減去(主角與相機(jī)之間的舉例distance*方向)//rotation乘，是給一個(gè)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)，否則為0//注意rotation乘的順序，與變量類(lèi)型有關(guān)系//差值跟隨的方法transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, resultPos, Time.fixedDeltaTime);}
}