01-3D坐标系统
- 什么是3D坐标系?
3D坐标系是3D游戏开发与VR开发中的基础概念。一般而言3D坐标系都是使用的 笛卡尔坐标系来描述物体的坐标信息，笛卡尔坐标系：分为左手坐标系与右手坐标系
笛卡尔坐标
02-Unity中的坐标系统
Unity中使用的是左手坐标系，X轴代表水平方向 horizontal, Y轴代表垂直方向vertical ，Z轴代表深度。Vector3(x,y,z) Unity中坐标系分类：
- word Space （世界坐标系）
- local Space （局部坐标系）
- Screen Space（屏幕坐标系）
- viewport （视口坐标）
- GUI界面的坐标系
2-1 世界坐标系
世界坐标系：用来描述游戏场景内所有物体位置和方向的基准，Unity场景中创建的物体都是以全局坐标系中的坐标原点（0，0，0）来确定各自的位置。
- 别名：全局坐标系
全局坐标系
- 怎么获取游戏对象的世界坐标?
transform.position可以获得该坐标2-2 局部坐标系
局部坐标系：是相对于父物体来说也就是当两个游戏对象互为父子关系，那么子物体会以父物体的坐标点为自身的坐标原点。如果游戏对象没有父物体,那么会以这个世界的0,0为自身的坐标原点.
- 别名：物体坐标系，模型坐标系？（有的模型软件并不是如此）
物体坐标系
以父物体为坐标原点
- 怎么获取游戏对象的局部坐标?
transform.LocalPosition可以获得该局部坐标2-3 屏幕坐标系
屏幕坐标系：以像素为单位，左下角是（0，0），右上角为（screen.width, screen.height），Z的位置是以相机的世界单位来衡量及物体离相机远近。
- 怎么获取屏幕坐标系
Input.mousePosition;
Input.GetTouch(0).position;
public Vector3 screenPos;
void Update () {
screenPos = Input.mousePosition;
}- 注意点
相机如何渲染物体 摄像机对游戏世界的渲染范围是一个平截头体，渲染边界是一个矩形，用与near clippingplane或者far clippingplane平行的平面截取这个平截头体，可以获得无数个平行的矩形面，也就是我们看到的屏幕矩形。离摄像机越远，矩形越大，离摄像机越近，矩形越小。所以，同样大小的物体，随着离摄像机越来越远，相对于对应屏幕矩形就越来越小，所看起来就越来越小。
ScreenToWorldPoint： 首先截取一个垂直于摄像机Z轴的，距离为Z的平面P，这样不管X，Y怎么变化，返回的点都只能在这个平面上，参数是一个三维坐标，而实际上，屏幕坐标只能是二维坐标。参数中的z坐标的作用就是：用来表示上述平面离摄像机的距离。X，Y表示像素坐标，根据（X，Y）相对于屏幕的位置，得到游戏世界中的点相对于截面P的位置，也就将屏幕坐标转换为了世界坐标。
2-4 viewport （视口坐标）
视口坐标：视口坐标是标准的和相对于相机的。相机的左下角为（0，0）点，右上角为（1，1）点， Z的位置是以相机的世界单位来衡量的。 摄像机分为两种，一种是正交摄像机还有一种是透视摄像机。正交摄像机无论远近它的视口范围永远是固定的，但是透视摄像机是由原点向外扩散性发射，也就是距离越远它的视口区域也就越大。那么我们如何获取距离摄像机任意距离的视口区域呢？ 如下图所示，分别用红色和黄色两种颜色将计算出来的视口区域标记了出来。
视口坐标
- 视口坐标的转换
// 视口坐标到屏幕坐标
screenPos = Camera.main.ViewportToScreenPoint(cube.transform.position);
// 屏幕坐标到视口坐标
viewPos1 = Camera.main.ScreenToViewportPoint(screenPos);
// 视口坐标到世界坐标
worldPos = Camera.main.ViewportToWorldPoint(cube.transform.position);
// 世界坐标到视口坐标
viewPos =Camera.main.WorldToViewportPoint(cube.transform.position); 2-5 GUI界面坐标系
GUI界面坐标系：这个坐标系与屏幕坐标系相似，不同的是该坐标系以屏幕的左上角为（0，0）点，右下角为（Screen.width，Screen.height）。
代码语言：javascript复制 private void OnGUI()
{
GUILayout.TextArea("顶部框" );
GUILayout.TextArea("第二个框" );
GUILayout.TextArea("第三个框：" );
GUILayout.TextArea("第四个框：" );
GUI.TextArea(new Rect(0, 400, Screen.width, Screen.height / 5), "整个屏幕宽度与整个屏幕高度为5分之一的框，");
}03-局部坐标与世界坐标的转换
代码语言：javascript复制局部坐标系转换到全局坐标系：
Transform.TransformPoint()
全局坐标系转换到局部坐标系：
Transform.InVerseTransformPoint()
Vector3 worldPos = GameObject.Find("Cube").transform.position;
Vector3 localPos = GameObject.Find("Cube").transform.localPosition;
Debug.Log("物体的世界坐标" worldPos);
Debug.Log("物体的局部坐标" localPos);
Vector3 SpWorldPos = GameObject.Find("Cube").transform.Find("Sphere").transform.position;
Vector3 SpLocalPos = GameObject.Find("Cube").transform.Find("Sphere").transform.localPosition;
Debug.Log("子物体的世界坐标" SpWorldPos);
Debug.Log("子物体的局部坐标" SpLocalPos);
// 世界坐标与局部坐标的转换 注意点：关于坐标的转换，使用父类对象Transform进行
// 从局部坐标转世界坐标
Vector3 SpWorldPos1 = GameObject.Find("Cube").transform.TransformPoint(SpLocalPos);
// 从世界坐标转局部坐标
Vector3 SpLocalPos1 = GameObject.Find("Cube").transform.InverseTransformPoint(SpWorldPos);
Debug.Log("子物体的世界坐标转换" SpWorldPos1);
Debug.Log("子物体的局部坐标转换" SpLocalPos1);
// 局部向量转换到全局向量
Transform.TransformDirection
// 全局向量转换到局部向量
Transform. InVerseTransformDirection04-屏幕坐标与世界坐标的转换
代码语言：javascript复制 public Vector3 screenPos;
public Vector3 worldPos;
// 将世界坐标转换成屏幕坐标
screenPos = Camera.main.WorldToScreenPoint(cube.transform.position);
// 如何将屏幕坐标转换成世界坐标(得到的是相机坐标) ,注意：首先截取一个垂直于摄像机Z轴的，距离为Z的平面P，这样不管X，Y怎么变化，返回的点都只能在这个平面上，参数是一个三维坐标，而实际上，屏幕坐标只能是二维坐标。参数中的z坐标的作用就是：用来表示上述平面离摄像机的距离。X，Y表示像素坐标，根据（X，Y）相对于屏幕的位置，得到游戏世界中的点相对于截面P的位置，也就将屏幕坐标转换为了世界坐标。
worldPos = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Vector3.zero);
private void OnGUI()
{
GUILayout.TextArea("屏幕坐标：" screenPos);
GUILayout.TextArea("世界坐标：" worldPos);
}05-视口坐标与屏幕、世界坐标的转换
代码语言：javascript复制 public Vector3 screenPos;
public Vector3 worldPos;
public Vector3 viewPos;
public Vector3 viewPos1;
private GameObject cube;
void Start() {
cube = GameObject.Find("Cube");
// 视口坐标到屏幕坐标
screenPos = Camera.main.ViewportToScreenPoint(cube.transform.position);
// 屏幕坐标到视口坐标
viewPos1 = Camera.main.ScreenToViewportPoint(screenPos);
// 视口坐标到世界坐标
worldPos = Camera.main.ViewportToWorldPoint(cube.transform.position);
// 世界坐标到视口坐标
viewPos =Camera.main.WorldToViewportPoint(cube.transform.position);
}
private void OnGUI()
{
GUILayout.TextArea("屏幕坐标：" screenPos);
GUILayout.TextArea("世界坐标：" worldPos);
GUILayout.TextArea("视口坐标：" viewPos);
GUILayout.TextArea("视口坐标：" viewPos1);
}06-视口坐标绘制图像代码
拷贝代码做成脚本挂载到相机就可以。
代码语言：javascript复制using UnityEngine;
using System.Collections;
public class CameraView : MonoBehaviour
{
private Camera theCamera;
//距离摄像机8.5米 用黄色表示
public float upperDistance = 8.5f;
//距离摄像机12米 用红色表示
public float lowerDistance = 12.0f;
private Transform tx;
void Start()
{
if (!theCamera)
{
theCamera = Camera.main;
}
tx = theCamera.transform;
}
void Update()
{
FindUpperCorners();
FindLowerCorners();
}
void FindUpperCorners()
{
Vector3[] corners = GetCorners(upperDistance);
// for debugging
Debug.DrawLine(corners[0], corners[1], Color.yellow); // UpperLeft -> UpperRight
Debug.DrawLine(corners[1], corners[3], Color.yellow); // UpperRight -> LowerRight
Debug.DrawLine(corners[3], corners[2], Color.yellow); // LowerRight -> LowerLeft
Debug.DrawLine(corners[2], corners[0], Color.yellow); // LowerLeft -> UpperLeft
}
void FindLowerCorners()
{
Vector3[] corners = GetCorners(lowerDistance);
// for debugging
Debug.DrawLine(corners[0], corners[1], Color.red);
Debug.DrawLine(corners[1], corners[3], Color.red);
Debug.DrawLine(corners[3], corners[2], Color.red);
Debug.DrawLine(corners[2], corners[0], Color.red);
}
Vector3[] GetCorners(float distance)
{
Vector3[] corners = new Vector3[4];
float halfFOV = (theCamera.fieldOfView * 0.5f) * Mathf.Deg2Rad;
float aspect = theCamera.aspect;
float height = distance * Mathf.Tan(halfFOV);
float width = height * aspect;
// UpperLeft
corners[0] = tx.position - (tx.right * width);
corners[0] = tx.up * height;
corners[0] = tx.forward * distance;
// UpperRight
corners[1] = tx.position (tx.right * width);
corners[1] = tx.up * height;
corners[1] = tx.forward * distance;
// LowerLeft
corners[2] = tx.position - (tx.right * width);
corners[2] -= tx.up * height;
corners[2] = tx.forward * distance;
// LowerRight
corners[3] = tx.position (tx.right * width);
corners[3] -= tx.up * height;
corners[3] = tx.forward * distance;
return corners;
}
}
