Unity（第十五部）摄像机

Unity 中摄像机跟随的多种实现方法

在游戏开发中，摄像机的跟随效果对于提升玩家的游戏体验至关重要。在 Unity 中，我们可以通过多种方式实现摄像机的跟随。本文将详细介绍几种常见的摄像机跟随方法，包括第一人称摄像机跟随、第三人称摄像机跟随和固定相机跟随。

一、透视摄像机与正交摄像机

在 Unity 中，摄像机有两种主要类型：透视摄像机和正交摄像机。

透视摄像机（3D 多一些）：透视摄像机模拟了人眼的视觉效果，具有近大远小的特点，适合用于 3D 游戏场景。它可以让玩家感受到深度和立体感，增强游戏的沉浸感。

正交摄像机（2D 多一些）：正交摄像机没有近大远小的效果，所有物体在屏幕上的大小都是一致的。它通常用于 2D 游戏或需要精确控制物体大小和位置的场景。

二、Unity 摄像机的其他重要属性

1. 清除标记：
- 天空盒：可以取消默认天空，然后添加从商城购买的天空盒组件，为游戏场景营造出不同的氛围。
- 纯色：当摄像机拍摄不到的区域可以设置为纯色显示，这样可以避免出现黑色或其他不美观的背景。
- 仅深度：在多个相机融合的情况下，仅深度大的相机会成为主相机，拍摄不到的区域将不被显示。

2. 背景：在选择纯色清除标记时使用，可以设置特定的颜色作为背景。

3. 遮罩：与光源的遮罩类似，可以控制摄像机拍摄的对象范围。

4. 投影：用于选择相机类型，如透视投影或正交投影。

5. FOV 轴：类似于人眼的视野范围，影响着玩家在游戏中看到的画面大小。

6. 视野：相机有近面和远面，只有在这两个面之间的物体才会被显示。

7. 深度：在仅深度清除标记模式下使用，决定相机的显示优先级。

8. Viewport：摄像机在窗口中的显示位置，可以通过设置这个属性来实现分屏显示等效果。

9. 渲染路径：虽然不常用，但可以影响游戏的渲染性能和效果。

10. 目标纹理：修改后摄像机不在窗口显示，而是生成一个贴图文件，可以将这个贴图显示在任何物体上，实现特殊的效果。

11. 遮挡：不太常用，但可以用于控制摄像机对被遮挡物体的处理方式。

12. HDR：在打包时使用，可以提高游戏的画面质量和色彩动态范围。

13. MSAA：同样在打包时使用，可以减少图像的锯齿，提高画面的平滑度。

在 Unity 中实现摄像机跟随的方法有多种，以下是几种常见的方法：

一、第一人称摄像机跟随

这种跟随方式是以第一人称视角看向被跟随的对象，让玩家感觉自己就是游戏中的角色，一直显示对象的后背。
实现步骤：

1. 创建一个Camera组件，将其赋值给target变量，代表被跟随的对象。
2. 创建一个Transform组件，将其赋值给this.transform.position变量，代表摄像机的位置。
3. 创建一个Vector3组件，将其赋值给offset变量，用于设置摄像机与被跟随对象的相对位置。
4. 在FixedUpdate方法中，通过target.position + offset计算出相机的位置。
5. 使用Lerp方法将相机的位置从当前位置过渡到计算出的位置，速度由Time.deltaTime和speed决定。其中speed是一个自定义的速度参数，可以根据实际情况进行调整。
6. 通过Quaternion.LookRotation方法获取旋转角度，再使用Slerp方法将相机的旋转角度从当前角度过渡到计算出的角度，速度同样由Time.deltaTime和speed决定。

以下是示例代码：

using UnityEngine;
public class FirstPersonCameraFollower : MonoBehaviour
{
    // 要跟随的相机对象
    public Camera target;
    // 当前物体的Transform组件，用于设置位置和旋转
    public Transform thisTransform;
    // 相机相对于目标的偏移量
    public Vector3 offset;
    // 跟随的速度
    public float speed = 5f;

    private void FixedUpdate()
    {
        // 计算目标位置加上偏移量得到相机应该到达的位置
        Vector3 desiredPosition = target.position + offset;
        // 使用线性插值（Lerp）方法将当前位置平滑过渡到目标位置，速度由时间差和speed决定
        thisTransform.position = Vector3.Lerp(thisTransform.position, desiredPosition, Time.deltaTime * speed);

        // 计算从当前位置指向目标位置的方向向量
        Vector3 direction = target.position - thisTransform.position;
        // 通过LookRotation方法获取从当前位置看向目标位置的旋转四元数
        Quaternion desiredRotation = Quaternion.LookRotation(direction);
        // 使用球形插值（Slerp）方法将当前旋转平滑过渡到目标旋转，速度由时间差和speed决定
        thisTransform.rotation = Quaternion.Slerp(thisTransform.rotation, desiredRotation, Time.deltaTime * speed);
    }
}

二、第三人称摄像机跟随

这种跟随方式是从第三人称视角看向被跟随的对象，让玩家可以看到角色的全貌。

实现步骤：

1. 创建一个Transform组件，将其赋值给target变量，代表被跟随的对象。
2. 创建一个Vector3组件，将其赋值给disPos变量，用于设置摄像机与被跟随对象的相对位置。
3. 在LateUpdate方法中，通过target.position + Vector3.up * distanceUp - target.forward * distanceAway计算出相机的位置，其中distanceUp表示相机与目标的竖直高度参数，distanceAway表示相机与目标的水平距离参数。
4. 使用Lerp方法将相机的位置从当前位置过渡到计算出的位置，速度由Time.deltaTime和smooth决定。smooth是一个自定义的平滑参数，可以控制摄像机跟随的平滑程度。
5. 通过LookAt方法将相机的视角朝向目标的位置。

以下是示例代码：

using UnityEngine;

// 定义一个名为 ThirdPersonCameraFollower 的类
public class ThirdPersonCameraFollower : MonoBehaviour
{
    // 要跟随的目标物体的 Transform
    public Transform target;
    // 自定义的相对位置向量
    public Vector3 disPos;
    // 相机与目标的竖直高度参数
    public float distanceUp = 2f;
    // 相机与目标的水平距离参数
    public float distanceAway = 3f;
    // 跟随的平滑度参数
    public float smooth = 5f;

    private void LateUpdate()
    {
        // 计算相机期望的位置，由目标位置加上竖直方向的偏移（Vector3.up * distanceUp）再减去目标正方向的偏移（target.forward * distanceAway）
        Vector3 desiredPosition = target.position + Vector3.up * distanceUp - target.forward * distanceAway;
        // 使用线性插值（Lerp）方法将当前相机位置平滑过渡到期望位置，插值速度由时间差（Time.deltaTime）和自定义的平滑度参数（smooth）决定
        transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, desiredPosition, Time.deltaTime * smooth);
        // 让相机始终看向目标物体
        transform.LookAt(target);
    }
}

三、固定相机跟随

这种相机有一个参考对象，它会保持与该参考对象固定的位置，跟随该参考对象发生移动。

实现步骤：

1. 创建一个Transform组件，将其赋值给target变量，代表参考对象。
2. 创建一个Vector3组件，将其赋值给offset变量，用于设置摄像机与参考对象的相对位置。
3. 在FixedUpdate方法中，通过target.position - offset计算出相机的位置，其中offset表示相机与目标的相对位置。

以下是示例代码：

using UnityEngine;
// 定义一个名为 FixedCameraFollower 的类
public class FixedCameraFollower : MonoBehaviour
{
    // 要跟随的目标物体的 Transform
    public Transform target;
    // 相机相对于目标的偏移量
    public Vector3 offset;

    private void FixedUpdate()
    {
        // 计算相机的位置，通过目标位置减去偏移量来确定相机的位置
        // 这样相机将始终保持与目标有一个固定的相对位置
        transform.position = target.position - offset;
    }
}