Unity3D整理——坐标系

坐标系，是一位叫笛卡尔的人提出的。

而后面提及的左手坐标系和右手坐标系中，在数学定义上，便使用了向量的一种运算，这种运算也是以笛卡尔命名，叫笛卡尔积。

在Unity3D中，坐标系至少存在如下三种：世界坐标系、屏幕坐标系和视口坐标系。

(当然，在世界坐标系中的坐标叫世界坐标； 屏幕坐标 和 视口坐标 定义同理，不再赘述。)

其一，世界坐标

世界坐标，是Unity3D里面每一个场景（Scene）默认的，是一个独立的初始化空间。

所以，假如一个物体的世界坐标是（0, -10, 0），可以被视为是一个“绝对坐标”。其中，虽然可以通过移动窗口或者F键的方式把该物体移到视觉中间，但（0, -10, 0）还是（0, -10, 0），不会改变，只不过看起来在视觉中间了。

——怎么获取呢？

——使用gameObject.transform.postion，这个值获取到的就是该物体的世界坐标。

当然，在tranform下，还有一个是localPosition

localPosition 和 position 的区别就在于：前者是相对父物体的相对世界坐标；后者是在初始化空间里的绝对世界坐标；当然，如果一个物体没有父物体，则二者等效。

其中，在Unity3D的Inspector面板中，显示的便是每一个物体的localPosition 数值。

举个例子：ParentGameObject 没有父物体，而ParentGameObject 的世界坐标是 (0, -10, 0)，其下的ChildGameObject 相对世界坐标是(0, 10, 0)；于是，按照上述说法：

对于ParentGameObject而言：

ParentGameObject.tranform.position = (0, -10, 0);

同时，它没有父物体，localPosition与position等价，所以，ParentGameObject.tranform.localPosition = (0, -10, 0);

对于ChildGameObject而言：

ChildGameObject.tranform.localPosition = (0, 10, 0) 自然不用多说；

重要的是，此时，ChildGameObject.tranform.position 应该等于(0, 0, 0)。

（注：在Unity3D里面，(0, 0, 0) 用Vector3.Zero表示即可。）

——接下来的问题是：这个默认的世界坐标系是采用左手坐标系还是右手坐标系？

——答案是：左手坐标系。

此外，再插一个题外话：InverseTransformVector 和 TransformPoint

上述二者，实现localPosition 和postion 的互相转化

比如：

#1 : 求A物体下相对世界坐标为(10, 10, 10)的物体，其绝对世界坐标是多少？

A.tranform.TransformPoint(new Vector3(10, 10, 10));

#2 : 求绝对世界坐标为(20, -20, 20)的物体，相对于A物体的相对世界坐标是多少？

A.tranform.InverseTransformVector(new Vector3(20, -20, 20));

其二，屏幕坐标

屏幕坐标，是在Unity3D里面 Game视图下的坐标，此时，屏幕大小也需要纳入考虑。

其中，以左下角为起点（0，0），右上角为终点（Screen.width,Screen.height）。

但是，请注意：千万不要以为屏幕坐标是一个二维坐标！屏幕坐标，也是一个三维坐标！

——那么，z轴坐标值怎么算？

——根据Camera的位置来算。

比如，Camera的世界坐标是(0, 0, -10)，那么屏幕坐标中任何一点的z轴坐标值都是10（当然，x轴、y轴坐标值另当别论）；换句话说，屏幕坐标的z轴坐标值就是camera位置的z值的相反数。

于是，根据上述所说，屏幕坐标跟两个因素有关：屏幕大小和Camera的世界坐标。所以，举个例子：Camera的世界坐标是(0, 0, -10)，屏幕大小为800x600，那么，屏幕里中间点的屏幕坐标是多少？是(400, 600, 10)。

当然，在Unity3D中不需要人为计算，使用方法WorldToScreenPoint() 即可把一个物体的世界坐标转换成屏幕坐标：Camera.main.WorldToScreenPoint(GameObject.tranform.position);

其三，视口坐标

关于，视口坐标，其实一句话便可以讲清楚：视口坐标是标准化后的屏幕坐标。

也就是说，它和屏幕坐标的属性是一样的。只不过其范围是，左下角为起点（0，0），右上角为终点（1, 1）。其余，与屏幕坐标同理。

比如：Camera的世界坐标是(0, 0, -10)，屏幕大小为800x600，那么，屏幕里中间点的视口坐标是多少？是(0.5, 0.5, 10)。

当然，在Unity3D中也不需要人为计算，使用方法WorldToViewportPoint() 即可把一个物体的世界坐标转换成视口坐标：Camera.main.WorldToViewportPoint(GameObject.tranform.position);

总结：相互转换

1. 同样是世界坐标

   相对世界坐标转绝对世界坐标：TransformPoint();

   绝对世界坐标转相对世界坐标：InverseTransformVector();

2. 世界坐标转换为屏幕坐标：Camera.main.WorldToScreenPoint();

3. 屏幕坐标转换为世界坐标：Camera.main.ScreenToWorldPoint();

4. 世界坐标转换为视口坐标:：Camera.main.WorldToViewportPoint();

5. 视口坐标转换为世界坐标：Camera.main.ViewportToWorldPoint();

6. 视口坐标转换为屏幕坐标：Camera.main.ViewportToScreenPoint();

7. 屏幕坐标转换为视口坐标：Camera.main.ScreenToViewportPoint();