Unity-3D相机跟随控制

跟随算法

要实现3D摄像机的控制第一步就是先实现摄像机跟随物体移动。
要想让相机跟随物体移动，就要明白在一定角度下相机与物体的位置关系。

首先设置相机与物体之间的距离distance,相机与xz平面的角度为roll
所以根据三角关系可以求得映射在xz平面的距离d为distancecos(rool),相机高度为distancesin(roll)。
如下图

现在就可以确定相机的高度了即y轴的坐标相机的y轴坐标应该为 Camera.Main.y=物体.y+height

在xz平面中，设相机与物体的距离为d(就是上面说的那个d，distance映射在xz平面的长度),相机的旋转角度为rot。根据下图可以看到，相机与物体的连线与x轴的角度为rot-180.根据三角函数，既可以得出x轴的位移为d*sin(rot)，z轴的位移为d*cos(rot)。
所以说开始的时候指定distance和rot和roll就可以实现跟随了。实现跟随的代码如下

public class CameraFollow : MonoBehaviour
{
    //距离
    public float distance = 15;
    //横向角度
    public float rot = 0;
    //纵向角度  30d度
    public float roll = 30f * Mathf.PI * 2 / 360;
    //目标物体
    public GameObject target;
    
    private void Start()
    {
        target = GameObject.Find("Black Track");
    }
    
    private void LateUpdate()
    {
        if (target == null)
            return;
        if (Camera.main == null)
            return;
            
        //目标的坐标
        Vector3 targetPos = target.transform.position;
        //用三角函数计算相机的位置
        Vector3 cameraPos;
        float d = distance * Mathf.Cos(roll);
        float height = distance * Mathf.Sin(roll);
        cameraPos.x = targetPos.x + d * Mathf.Cos(rot);
        cameraPos.z = targetPos.z + d * Mathf.Sin(rot);
        cameraPos.y = targetPos.y + height;
        Camera.main.transform.position = cameraPos;
        Camera.main.transform.LookAt(target.transform);
    }
}

在跟随的时候我们可以在要跟随的物体下放置一个子物体命名为cameraPoint使相机对准这个子物体从而方便的更改摄像机的视角。
所以在物体下添加一个cameraPoint的子物体

并且添加代码

//设置目标
    public void SetTarget(GameObject target)
    {
        if (target.transform.Find("cameraPoint") != null)
            this.target = target.transform.Find("cameraPoint").gameObject;
        else
            this.target = target;
    }

如果准的物体有名为cameraPoint的子物体，那么相机对准cameraPoint子物体。

横向与纵向旋转摄像机

当鼠标向左移动时，相机随之左转，当鼠标向右移动时，相机随之右转。
Unity的输入轴Mouse X 和 Mouse Y 代表着鼠标的移动增量，也就是说当鼠标向左移动时，Input.GetAxis(“Mouse X”)的值会增大，向右则减少。只要让旋转角度rot与Mouse X成正比关系，便能通过鼠标控制摄像机的角度。
代码如下

    //横向旋转速度
    public float rotSpeed=0.1f;
    //横向旋转
    public void Rotate()
    {
        float w = Input.GetAxis("Mouse X") * rotSpeed;
        rot -= w;
    }

同理对于纵向旋转我们需要设定一个范围 所以代码如下

    //纵向旋转角度
    public float maxRoll = 70f * Mathf.PI * 2 / 360;
    public float minRoll = 0f * Mathf.PI * 2 / 360;
    //纵向旋转速度
    private float rollSpeed = 0.1f;
    //纵向旋转
    public void Roll()
    {
        float w = Input.GetAxis("Mouse Y") * rollSpeed;
        roll -= w;
        if (roll > maxRoll)
            roll = maxRoll;
        if (roll < minRoll)
            roll = minRoll;
    }

滚轮调节距离

通过鼠标滚轮调整相机与物体之间的距离
代码如下

    //距离范围
    public float maxDistance = 22f;
    public float minDistance = 5f;
    //距离变化速度
    public float zoomSpeed = 0.2f;
    //调整距离
    public void Zoom()
    {
        if(Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") >0)
        {
            if (distance > minDistance)
                distance -= zoomSpeed;
        }
        else if (Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") < 0)
        {
            if (distance < maxDistance)
                distance += zoomSpeed;
        }
    }

全部代码

public class CameraFollow : MonoBehaviour
{
    //距离
    public float distance = 15;
    //横向角度
    public float rot = 0;
    //纵向角度  30d度
    public float roll = 30f * Mathf.PI * 2 / 360;
    
    //目标物体
    public GameObject target;
    
    //横向旋转速度
    public float rotSpeed=0.1f;
    
    //纵向旋转角度
    public float maxRoll = 70f * Mathf.PI * 2 / 360;
    public float minRoll = 0f * Mathf.PI * 2 / 360;
    //纵向旋转速度
    private float rollSpeed = 0.1f;
    
    //距离范围
    public float maxDistance = 22f;
    public float minDistance = 5f;
    //距离变化速度
    public float zoomSpeed = 0.2f;
    
    private void Start()
    {
        target = GameObject.Find("Black Track");
        SetTarget(target);
    }
    
    private void LateUpdate()
    {
        if (target == null)
            return;
        if (Camera.main == null)
            return;
        //横向旋转
        Rotate();
        //纵向旋转
        Roll();
        //缩放
        Zoom();
        //目标的坐标
        Vector3 targetPos = target.transform.position;
        //用三角函数计算相机的位置
        Vector3 cameraPos;
        float d = distance * Mathf.Cos(roll);
        float height = distance * Mathf.Sin(roll);
        cameraPos.x = targetPos.x + d * Mathf.Cos(rot);
        cameraPos.z = targetPos.z + d * Mathf.Sin(rot);
        cameraPos.y = targetPos.y + height;
        Camera.main.transform.position = cameraPos;
        Camera.main.transform.LookAt(target.transform);
    }
    
    //设置目标
    public void SetTarget(GameObject target)
    {
        if (target.transform.Find("cameraPoint") != null)
            this.target = target.transform.Find("cameraPoint").gameObject;
        else
            this.target = target;
    }
    
    //横向旋转
    public void Rotate()
    {
        float w = Input.GetAxis("Mouse X") * rotSpeed;
        rot -= w;
    }
    
    //纵向旋转
    public void Roll()
    {
        float w = Input.GetAxis("Mouse Y") * rollSpeed;
        roll -= w;
        if (roll > maxRoll)
            roll = maxRoll;
        if (roll < minRoll)
            roll = minRoll;
    }
    
    //调整距离
    public void Zoom()
    {
        if(Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") >0)
        {
            if (distance > minDistance)
                distance -= zoomSpeed;
        }
        else if (Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") < 0)
        {
            if (distance < maxDistance)
                distance += zoomSpeed;
        }
    }
}