Unity例子——第一人称视角的角色控制器

本文是为了前文Unity四元组的举例示范，为了让读者更好地理解。

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效果是实现一个可以由鼠标进行方向操作，键盘进行移动操作的任务。

此为效果视频：

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下面进行教学：

一、搭建简单场景

1. 新建一个场景，放置一个plane作为地板，尺寸自定
2. 创建一个新的material挂在plane上
3. 再地板上放置一些cube，主要是为了在测试时作为参照物

二、创建主角物体

1. 创建一个capsule，代表一个角色
2. 创建一个cube作为capsule的子物体，将立方体放在capsule的“脸”部。挂上材质
3. 拖曳场景列表中的著摄像机，让著摄像机变成capsule的子物体
4. 将著摄像机的位置归0，然后微调著摄像机的位置到角色的脸部

 三、编写控制脚本——移动部分

1.  创建脚本FPSCharacter，将其挂载于capsule上
2. 编写脚本内容。脚本内容是重点，下面分步介绍

 角色的控制分为两大块：角色移动和摄像机旋转

角色移动方面，玩家可以按方向键进行前后左右平移。问题是；玩家按上方向键时，对应哪个方向；玩家按右方向键时，又对应哪个方向。

一般玩家本身具有前方向量transform.forward和右方向量transform.right。右方向量与右方向的移动直接对应；前方向量比较麻烦，因为存在抬头，低头的情况。如果玩家在抬头看天时直接向前方走，就会得到向天上飞的结果。

解决方案是得到前方向量后，略加修改，去除前方向量的y轴分量，这样就让前方向量保持水平了。整段代码在文章末尾，计算移动的部分代码如下

 void Move()
    {
        float x = Input.GetAxis("Horizontal");
        float z = Input.GetAxis("Vertical");
        Vector3 fwd = transform.forward;
        Vector3 f = new Vector3(fwd.x, 0, fwd.z).normalized;
        Vector3 r = transform.right;
        Vector3 move = f * z + r * x;
        transform.position += move * speed * Time.deltaTime;
    }

四、编写控制脚本——旋转部分

接下来是旋转镜头部分。由于著摄像机已经挂在角色身上，因此直接旋转角色，镜头就会跟着旋转。其旋转的关键代码如下

 void MouseLook()
    {
        float mx = Input.GetAxis("Mouse X");
        float my = -Input.GetAxis("Mouse Y");
        Quaternion qx = Quaternion.Euler(0, mx, 0);
        Quaternion qy = Quaternion.Euler(my, 0, 0);
        transform.rotation = qx * transform.rotation;
        transform.rotation = transform.rotation*qy;
    }

鼠标移动旋转物体的思路并不简单，但是巧妙利用四元数之后，代码出乎意料的简短。首先，“Mouse X”和“Mouse Y”是两个特殊的输入轴，分别对应的是鼠标的横向移动和纵向移动（不是鼠标位置，而是鼠标位置的变化量）

鼠标横向移动对应的是镜头水平旋转，即沿y轴旋转；鼠标纵向移动对应的是镜头俯仰旋转。因此可以将鼠标的横向、纵向移动当作欧拉角，并转化成四元数，这样就得到了两个”小旋转“，分别叫做qx和qy。

之后只要用四元数乘法将小旋转应用于角色当前朝向，问题就解决了。难点在于，镜头水品那个旋转实际上是沿世界坐标系的y轴旋转，而镜头俯仰旋转则是围绕局部坐标系的x轴旋转。

最后，因为人们在低头、抬头动作时，不能超过90°看到自己的后面，所以要对俯仰角度作出限制，因此需要在MouseLook()函数尾部补上以下一段逻辑。

 float angle = transform.eulerAngles.x;
        if (angle > 180) { angle -= 360; }
        if (angle <- 180) { angle+= 360; }
        if(angle>80)
        {
            Debug.Log("A" + transform.eulerAngles.x);
            transform.eulerAngles = new Vector3(80, transform.eulerAngles.y, 0);
        }
        if (angle <-80)
        {
            Debug.Log("A" + transform.eulerAngles.x);
            transform.eulerAngles = new Vector3(-80, transform.eulerAngles.y, 0);
        }

五、隐藏并锁定鼠标指针

测试时，会发现鼠标指针会影响游戏体验，如果单击到Game窗口之外的区域，Game窗口就会失去焦点。解决方法是隐藏鼠标指针，并把鼠标指针锁定到屏幕中央，代码如下

void Start()
    {
        Cursor.visible = false;
        Cursor.lockState = CursorLockMode.Locked;
    }

在Unity编译器中，只需要按下Esc键就会显示出鼠标指针了，而在实际游戏开发者能够，别忘了在合适的时机将鼠标指针崇信县属出来，并取消锁定。如原神中就是摁Alt键取消锁定的。

六、完整代码

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FPSCharachter : MonoBehaviour
{
    public float speed = 5f;
    void Start()
    {
        Cursor.visible = false;
        Cursor.lockState = CursorLockMode.Locked;
    }
    void Update()
    {
        Move();
        MouseLook();
    }
   void Move()
    {
        float x = Input.GetAxis("Horizontal");
        float z = Input.GetAxis("Vertical");
        Vector3 fwd = transform.forward;
        Vector3 f = new Vector3(fwd.x, 0, fwd.z).normalized;
        Vector3 r = transform.right;
        Vector3 move = f * z + r * x;
        transform.position += move * speed * Time.deltaTime;
    }
    void MouseLook()
    {
        float mx = Input.GetAxis("Mouse X");
        float my = -Input.GetAxis("Mouse Y");
        Quaternion qx = Quaternion.Euler(0, mx, 0);
        Quaternion qy = Quaternion.Euler(my, 0, 0);
        transform.rotation = qx * transform.rotation;
        transform.rotation = transform.rotation * qy;
        float angle = transform.eulerAngles.x;
        if (angle > 180) { angle -= 360; }
        if (angle <- 180) { angle+= 360; }
        if(angle>80)
        {
            Debug.Log("A" + transform.eulerAngles.x);
            transform.eulerAngles = new Vector3(80, transform.eulerAngles.y, 0);
        }
        if (angle <-80)
        {
            Debug.Log("A" + transform.eulerAngles.x);
            transform.eulerAngles = new Vector3(-80, transform.eulerAngles.y, 0);
        }
    }
}