Unity第三人稱視角解決方案

鏡頭跟隨

在實現(xiàn)第三人稱時，鏡頭問題困擾了我一整天，參考了官方的腳本 SmoothFollow，雖然能實現(xiàn)鏡頭跟在人物身后，但是發(fā)現(xiàn)幾個問題。

  • 腳本實現(xiàn)太繁瑣，有幾個屬性目前根本就用不到。
  • 人物旋轉(zhuǎn)時不能控制攝像機跟著旋轉(zhuǎn)，也就是說，不能讓鏡頭一直跟在人物身后。

腳本代碼如下：

    public class SmoothFollow : MonoBehaviour
    {

        // The target we are following
        [SerializeField]
        private Transform target;
        // The distance in the x-z plane to the target
        [SerializeField]
        private float distance = 10.0f;
        // the height we want the camera to be above the target
        [SerializeField]
        private float height = 5.0f;

        [SerializeField]
        private float rotationDamping;
        [SerializeField]
        private float heightDamping;

        // Use this for initialization
        void Start() { }

        // Update is called once per frame
        void LateUpdate()
        {
            // Early out if we don't have a target
            if (!target)
                return;

            // Calculate the current rotation angles
            var wantedRotationAngle = target.eulerAngles.y;
            var wantedHeight = target.position.y + height;

            var currentRotationAngle = transform.eulerAngles.y;
            var currentHeight = transform.position.y;

            // Damp the rotation around the y-axis
            currentRotationAngle = Mathf.LerpAngle(currentRotationAngle, wantedRotationAngle, rotationDamping * Time.deltaTime);

            // Damp the height
            currentHeight = Mathf.Lerp(currentHeight, wantedHeight, heightDamping * Time.deltaTime);

            // Convert the angle into a rotation
            var currentRotation = Quaternion.Euler(0, currentRotationAngle, 0);

            // Set the position of the camera on the x-z plane to:
            // distance meters behind the target
            transform.position = target.position;
            transform.position -= currentRotation * Vector3.forward * distance;

            // Set the height of the camera
            transform.position = new Vector3(transform.position.x ,currentHeight , transform.position.z);

            // Always look at the target
            transform.LookAt(target);
        }
    }

其中的[SerializeField]可以實現(xiàn)private屬性在inspect面板中出現(xiàn)，雖然目前不知道有什么好處，但是在安全性應(yīng)該會有所提升，所以我也就這么用了。
其中的兩個屬性damping測試了半天，還是沒理解具體是啥意思，而height和distance屬性也沒有起到我所需要的效果。
于是自己動手，直接把所有注釋掉，僅需要：

        [SerializeField]
        private Transform lookAtTarget;
                //transfrom.lookAt的距離差
        [SerializeField]
        private Vector3 lookAtOffset;
        //初始向量差 用來保持距離不變
        private Vector3 originVector;

inspect面板是這樣的：


實現(xiàn)遠離非常簡單，只要在初始場景里設(shè)置好初始相機和target的相對位置，像這樣。

在start方法里設(shè)置originVector:

            originVector =new Vector3(target.position.x-transform.position.x,target.position.y-transform.position.y,target.position.z-transform.position.z);

Update方法里實現(xiàn)：

            transform.position = target.position - originVector;
                        transform.LookAt (target.position+lookAtOffset);

大功告成。已經(jīng)實現(xiàn)了原版的SmoothFollow的功能，這時候問題又來了，相機一直跟在人物的身后，不會旋轉(zhuǎn)。


旋轉(zhuǎn)是個大麻煩。
涉及到歐拉角或者四元數(shù)，研究了半天，想到幾個解決方案。

  • 對originVector做旋轉(zhuǎn)：重新規(guī)劃坐標(biāo)，獲得每一次旋轉(zhuǎn)以后的坐標(biāo)點，而不是直接使用兩個向量的向量差。
  • 先正常旋轉(zhuǎn)，然后利用RotateAround方法完成繞人物旋轉(zhuǎn)。

其實仔細觀察會發(fā)現(xiàn)，人物的旋轉(zhuǎn)，只有Vector3.up，也就是y方向上的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度就是每次前后的歐拉角y方向之差，只需要進行四元數(shù)和歐拉角的轉(zhuǎn)換，而第一種解決方案，涉及三角函數(shù)和坐標(biāo)系變換，非常困難，試了很久依舊沒有搞定，于是用第二種解決方案。
添加屬性：

        //記錄上一frame的旋轉(zhuǎn)角度
        private Vector3 lastFrameTargetRoation;

start方法里：

            lastFrameTargetRoation = target.rotation.eulerAngles;

update方法的完整代碼：

            transform.position = target.position - originVector;
            transform.RotateAround(target.position,Vector3.up,target.rotation.eulerAngles.y -  lastFrameTargetRoation.y);

            lastFrameTargetRoation = target.rotation.eulerAngles;
            originVector =new Vector3(target.position.x-transform.position.x,target.position.y-transform.position.y,target.position.z-transform.position.z);

就搞定了。

鼠標(biāo)右鍵控制鏡頭

首先當(dāng)然是要捕捉鼠標(biāo)右鍵的狀態(tài)了，只有長按并且拖動才是對視角的控制，官方的鼠標(biāo)事件并沒有這樣的事件。于是用一個變量來記錄。

        //鼠標(biāo)旋轉(zhuǎn)視野的速度
        [SerializeField]
        private float mouseTurnedSpeed = 0.3f;
        //鼠標(biāo)右鍵控制鏡頭旋轉(zhuǎn)的代碼
        private bool rightButtonDonwed;

一開始想要使用onMouseXXX方法來監(jiān)控鼠標(biāo)的點擊操作，官方文檔是這么說的。試了發(fā)現(xiàn)并沒有調(diào)用這些方法。


也就是說這些方法只有當(dāng)鼠標(biāo)在相應(yīng)的物體上點擊才有效，而鏡頭視角顯然是對著空氣，總不能把空氣作為一個GameObject，因此就在Update方法里修改。

            //記錄鼠標(biāo)右鍵是否按下的狀態(tài)
            if (Input.GetMouseButton (1) && Input.GetMouseButtonDown (1)) {
                rightButtonDonwed = true;
            }
            if (Input.GetMouseButtonUp (1)) {
                rightButtonDonwed = false;  
            }

這樣就能得到鼠標(biāo)右鍵是否是按下的狀態(tài)，接著用如下代碼控制X軸的旋轉(zhuǎn)。（X代表左右，Z代表前后，Y代表上下）

                //獲取鼠標(biāo)旋轉(zhuǎn)的度數(shù) 橫軸
                float rotationAmount = Input.GetAxis ("Mouse X") * mouseTurnedSpeed * Time.deltaTime;
                //最終的旋轉(zhuǎn)讀書
                transform.RotateAround (target.position, Vector3.up, rotationAmount*360);
                //人物也旋轉(zhuǎn) 保證鏡頭始終對著人物背面
                target.RotateAround(target.position, Vector3.up, rotationAmount*360);

X軸的旋轉(zhuǎn)十分簡單，接下來是Y軸的上下鏡頭旋轉(zhuǎn)，參考了第一人稱視角的解決方案，發(fā)現(xiàn)第三人稱跟第一人稱完全不一樣，需要獲取一個旋轉(zhuǎn)軸，也就是平行于當(dāng)前平面，垂直于Y軸的向量，如下圖。



旋轉(zhuǎn)軸利用兩向量垂直的乘積等于0的公式算出來。以下是y軸旋轉(zhuǎn)代碼。

                //縱軸
                float rotationAmountY = Input.GetAxis ("Mouse Y") * mouseTurnedSpeed * Time.deltaTime;
                Vector3 yCenter = new Vector3 (-originVector.z / originVector.x, target.position.y, 1);
                transform.RotateAround (target.position,yCenter,rotationAmountY*360);
鼠標(biāo)滾輪拉近/遠

右鍵的問題解決了，接下來就是鼠標(biāo)滾輪的問題了。原理很簡單，只要改變差值向量就可以，直接附上代碼。

                //變動的距離
            float changeDistance = Input.GetAxis ("Mouse ScrollWheel") ;
                //單前的距離
            float currentDistance = originVector.magnitude;
                //單位向量
            Vector3 miniVector = originVector.normalized;
                //獲取新的向量
            originVector = miniVector*(currentDistance-changeDistance*Time.deltaTime*100);

至此第三人稱視角初步完美解決。（極限情況暫未考慮）
最后附上完整的代碼，綁定到攝像機就可以了。

using UnityEngine;

namespace UnityStandardAssets.Utility
{
    public class SmoothFollow : MonoBehaviour
    {

        // The target we are following
        [SerializeField]
        private Transform target;
        // The distance in the x-z plane to the target

        [SerializeField]
        private Transform lookAtTarget;
        [SerializeField]
        private Vector3 lookAtOffset;
        //初始向量差 用來保持距離不變
        private Vector3 originVector;
        //記錄上一frame的旋轉(zhuǎn)叫
        private Vector3 lastFrameTargetRoation;
        //鼠標(biāo)旋轉(zhuǎn)視野的速度
        [SerializeField]
        private float mouseTurnedSpeed = 0.3f;
        //鼠標(biāo)右鍵控制鏡頭旋轉(zhuǎn)的代碼
        private bool rightButtonDonwed;

        // Use this for initialization
        void Start() {
        //獲取當(dāng)前的distance和height
            originVector =new Vector3(target.position.x-transform.position.x,target.position.y-transform.position.y,target.position.z-transform.position.z);
            rightButtonDonwed = false;
            lastFrameTargetRoation = target.rotation.eulerAngles;
        }

        // Update is called once per frame
        void Update()
        {           

                //變動的距離
            float changeDistance = Input.GetAxis ("Mouse ScrollWheel") ;
                //單前的距離
            float currentDistance = originVector.magnitude;
                //單位向量
            Vector3 miniVector = originVector.normalized;
                //獲取新的向量
            originVector = miniVector*(currentDistance-changeDistance*Time.deltaTime*100);


            //記錄鼠標(biāo)右鍵是否按下的狀態(tài)
            if (Input.GetMouseButton (1) && Input.GetMouseButtonDown (1)) {
                rightButtonDonwed = true;
            }
            if (Input.GetMouseButtonUp (1)) {
                rightButtonDonwed = false;  
            }
            transform.position = target.position - originVector;
            print (rightButtonDonwed);
            if (rightButtonDonwed) {
                //獲取鼠標(biāo)旋轉(zhuǎn)的度數(shù) 橫軸
                float rotationAmount = Input.GetAxis ("Mouse X") * mouseTurnedSpeed * Time.deltaTime;
                //最終的旋轉(zhuǎn)讀書
                transform.RotateAround (target.position, Vector3.up, rotationAmount*360);
                //人物也旋轉(zhuǎn) 保證鏡頭始終對著人物背面
                target.RotateAround(target.position, Vector3.up, rotationAmount*360);

                //縱軸
                float rotationAmountY = Input.GetAxis ("Mouse Y") * mouseTurnedSpeed * Time.deltaTime;
                Vector3 yCenter = new Vector3 (-originVector.z / originVector.x, target.position.y, 1);
                transform.RotateAround (target.position,yCenter,rotationAmountY*360);
            } else {
                transform.RotateAround(target.position,Vector3.up,target.rotation.eulerAngles.y -  lastFrameTargetRoation.y);

            }



            lastFrameTargetRoation = target.rotation.eulerAngles;
            originVector =new Vector3(target.position.x-transform.position.x,target.position.y-transform.position.y,target.position.z-transform.position.z);


        }
    }
}
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