unity3D：游戏分解之角色移动和相机跟随

      游戏中，我们经常会有这样的操作，点击场景中某个位置，角色自动移动到那个位置，同时角色一直是朝向那个位置移动的，而且相机也会一直跟着角色移动。有些游戏，鼠标滑动屏幕，相机就会围绕角色旋转。

看似很简单的操作，那么到底是怎么实现的呢？

 

我们把上述操作分解为以下几个步骤

 

角色的移动

1. 移动到下一个路点，线性插值、曲线插值

2. 角色朝向，一直面朝下一个路点

 

相机跟随角色

1. 相机俯视角度，决定相机的高度

2. 相机跟随距离，前向距离或者直线距离（就是三角形的水平边长或者斜边长）

3. 相机一直看角色的后背（Y轴旋转角度和角色一致）

4. 相机围绕角色旋转

 

技术点：

1. 向量

2. 旋转

 

先来看效果，请原谅我未注册屏幕录像orz

 

角色移动

　　包括位移和方向，就是移动角色的同时角色一直要朝向移动的方向。

 

 

 

左边的图，角色从A移动到B，朝向却一直是向前方的，明显不符合跑动的显示逻辑。正确的表现是右图所展示那样，角色面朝移动方向。

 

那么我们要怎么做才能实现这个效果呢？位移很简单，A到B的坐标插值。

 

其次是旋转角色，Unity提供了一个方法Quaternion.LookRotation。关于这个方法，官方的解释如下：

Quaternion.LookRotation 注视旋转

static function LookRotation (forward : Vector3, upwards : Vector3 = Vector3.up) : Quaternion

Description描述

Creates a rotation that looks along forward with the the head upwards along upwards

创建一个旋转，沿着forward（z轴）并且头部沿着upwards（y轴）的约束注视。也就是建立一个旋转，使z轴朝向view  y轴朝向up。

Logs an error if the forward direction is zero.

如果forward方向是0，记录一个错误。

 

光看描述，是不是比较难理解。网上对这个方法的解释也挺多的，但是各说纷纭，没个简单明了的说法，更容易误导人。

我们知道向量，包含大小和方向。大小很容易得到，那么方向怎么获得呢？常规来说，可以通过把向量分解为x、y、z三个分量，然后通过三角函数依次求得个分量的夹角。

Unity提供了更简单的方法，就是Quaternion.LookRotation，这个方法就是获得传入向量的方向，即旋转值，是个四元数。

 

代码实际上很简单，就几行。主要是要理解为什么

            //计算当前位置到下一个坐标点的向量
            var vector = (posB - posA).normalized;
            //取得向量的方向
            var rotation = Quaternion.LookRotation(vector).eulerAngles;
            //将物体旋转到指向下一个坐标点的方向
            transform.rotation = Quaternion.Euler(0, rotation.y, 0);
            //设置物体的坐标
            transform.position = posB;

想想为什么Quaternion.Euler(0, rotation.y, 0)这里x和z方向都是填的0？

因为角色的朝向是根据偏转角Yaw，也就是Y轴决定的，x和z轴是没有发生偏转的，倘若改变x轴z轴旋转值，就会发现角色会有俯仰、翻滚的效果。

 

相机跟随角色

好了，角色的朝向解决了。那么，如果我要让相机一直跟着角色走，同时相机一直看到角色的后背，也就是角色旋转时，相机要跟着转动，同时保持固定距离，该如何实现？

 

我们先计算相机的位置，然后在旋转相机朝向角色的后背。

1. 计算相机的旋转值，这里需要指定相机的俯仰角Pitch的值，假定是30度，可以根据具体情况调节

//相机的俯仰角和偏航角，Y方向偏航和目标对象一致
Quaternion ro = Quaternion.Euler(Pitch, transform.rotation.eulerAngles.y, 0);

2. 计算指定长度Distance的向量，这个向量是与世界坐标z方向平行

var vector = Vector3.forward * Distance；

3. 用上面的相机旋转值左乘第二步得到的向量，改变这个向量的方向( 四元数左乘向量，改变向量的方向）

vector  = ro * vector；

4. 用目标位置减去vector，得到指向目标位置的坐标点，也就是相机的最终位置。（为什么这样就得到位置了，回去看看向量的知识吧）

var pos = transform.position - vector; 

5. 最后，将旋转值和坐标赋值给相机，相机就完成了跟随效果， 是不是很简单

CameraGo.transform.position = pos;
CameraGo.transform.rotation = ro;

//相机的俯仰角和偏航角，Y方向偏航和目标对象一致
Quaternion ro = Quaternion.Euler(Pitch, transform.rotation.eulerAngles.y, 0);
//给向量赋予旋转
var distanceVector = ro * Vector3.forward * Distance;
var pos = transform.position - distanceVector;
CameraGo.transform.position = pos;
CameraGo.transform.rotation = ro;

 

至于相机围绕角色旋转，我们只需要改变一下Quaternion.Euler(Pitch, transform.rotation.eulerAngles.y, 0) 中transform.rotation.eulerAngles.y这个值

本来这个值是指定相机朝向角色的方向，我们改变这个值，就可以实现相机围绕角色的效果。我们可以这样做

//delta就是围绕角色旋转的旋转角度0~360.

Quaternion ro = Quaternion.Euler(Pitch, transform.rotation.eulerAngles.y + delta, 0)

 

最终，上诉代码如下，代码不完整，请各位自行补全：

 

　　　　 //角色移动
        void SmoothMove()
        {
            Vector3[] vector3s = _transDataList;// CurvePath.PathControlPointGenerator(_transDataList);
            int sample = _transDataList.Length * SampleRate;
 
            _movePtg += Time.deltaTime * MoveSpeed;
 
            //曲线插值
            transform.position = CurvePath.Interp(vector3s, _movePtg / sample);
 
            //计算当前位置到下一个坐标点的向量
            var vector = (transform.position - _prevPos).normalized;
            //取得向量的方向
            var rotation = Quaternion.LookRotation(vector, Vector3.right).eulerAngles;
            //去处x和z方向的影响，仅作用y方向偏转
            rotation.x = 0;
            rotation.z = 0;
 
            //将物体旋转到指向下一个坐标点的方向
            transform.rotation = Quaternion.Euler(rotation);
 
 
            _prevPos = transform.position;
            if (_movePtg >= sample)
            {
                ResetLocalData();
            }
        }
 
        //相机跟随
        void FollowCamera()
        {
            if (CameraGo == null) return;
 
            if(UseFollow != 0)
            {
                //相机的俯仰角和偏航角，Y方向偏航和目标对象一致
                Quaternion ro = Quaternion.Euler(Pitch, transform.rotation.eulerAngles.y + Slider, 0);
 
                //给向量赋予旋转
                var distanceVector = ro * Vector3.forward * Distance;
                var pos = transform.position - distanceVector;
                CameraGo.transform.position = pos;
                CameraGo.transform.rotation = ro;
                return;
            }
        }