摄像机之间的管理、排序、3D坐标与平面坐标之间的转换等

3D坐标转换屏幕坐标

Unity的屏幕坐标系规定左下角是原点、X轴向右为正，Y轴向上为正。

Unity IMGUI坐标系规定左上角是原点，X轴向右为正，Y轴向下为正，如果我们想把转换的屏幕坐标用IMGUI在相同的位置显示出来，就需要用屏幕高度减去鼠标点击屏幕的Y轴坐标。

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using UnityEngine;

public class D3CoordinateToScreenCoordinate : MonoBehaviour
{
    private Vector2 m_ScreenPotin = Vector3.zero;
    

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
            RaycastHit hit;
            if(Physics.Raycast(ray,out hit))
            {
                //获取屏幕坐标
                m_ScreenPotin = Camera.main.WorldToScreenPoint(hit.point);
            }
        }
    }
    private void OnGUI()
    {
        GUI.color = Color.red;
        GUI.Label(new Rect(m_ScreenPotin.x, Screen.height - m_ScreenPotin.y, 200, 40), string.Format("鼠标{0}", m_ScreenPotin));
    }
}

首先从鼠标点击的位置发射一条射线，使用Physics.Raycast()得到射线碰到的模型表面的位置hit，然后使用Camera.main.WorldToScreenPoint()将hit碰撞点的3D世界坐标转换为相对当前摄像机的屏幕坐标。

3D坐标转换屏幕坐标

3D坐标转换UI坐标

UI也有一个3D正交摄像机（详见UIGI，Canvas那一节），3D坐标转UI坐标其实就是先转成屏幕坐标，再由屏幕坐标转成UI相机的3D坐标。

在3D世界中任意移动圆柱体的位置，UI血条会同步跟随移动。

3D坐标转屏幕坐标

这里UI屏幕坐标转换和Camera屏幕坐标转换是一样的，因为都是用的Camera.main（返回的是有main camera这个tag的摄像机）

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using UnityEngine;

public class D3CoordinateToUICoordinate : MonoBehaviour
{
    //角色头顶
    public Transform characterTransform;
    //血条
    public RectTransform hpTransform;
    //UI摄像机
    public Camera UICamera;
    //Canvas
    public RectTransform canvasTransform;

    private Vector2 rectScreenPoint, cameraScreenPoint;

    private void Update()
    {
        //先将角色3D坐标转换为屏幕坐标
        rectScreenPoint = RectTransformUtility.WorldToScreenPoint(Camera.main, characterTransform.position);
        cameraScreenPoint = Camera.main.WorldToScreenPoint(characterTransform.position);
        //再将屏幕坐标转换为UI坐标
        Vector2 localPoint;
        if(RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle(canvasTransform,rectScreenPoint,UICamera,out localPoint))
        {
            hpTransform.anchoredPosition = localPoint;
        }
    }
    private void OnGUI()
    {
        if (GUILayout.Button("显示UI屏幕坐标"))
            Debug.Log(rectScreenPoint.ToString());
        if (GUILayout.Button("显示Camera屏幕坐标"))
            Debug.Log(cameraScreenPoint.ToString());
    }
}

主摄像机

主摄像机即MainCamera，是带有MainCamera这个Tag的摄像机。使用Camera.main()直接访问，不过这个tag如果被很多摄像机所使用，那么就并不安全。

在UI上显示模型

UI上是不能直接显示模型的，我们可以添加一个模型层，再创建一个新的摄像机来单独看这个模型层。将模型摄像机的深度设置到最高，那么它将显示在场景和UI的最上面。

Camera_UI的Culling Mask是UI图层，Camera_Model的Culling Mask是Model图层，Main Camera的Culling Mask是除去UI和Model层的Mixed

Model Camera

由于Canvas的ScreenMatchMode是Expand，那么模型需要在不同分辨率下进行缩放。

我们先将模型放在Camera_Model的子级，然后在Camera_Model挂载下面的脚本，在Canvas中准备一个背景Image

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using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

[RequireComponent(typeof(Camera))]
public class ModelCamera : MonoBehaviour
{
    //ui
    public RectTransform uiArea;
    //模型
    public Transform model;
    //开发分辨率宽度
    [Tooltip("开发分辨率宽度")] public float designWidth = 1366f;
    //开发分辨率宽度
    [Tooltip("开发分辨率高度")] public float designHeight = 768f;

    private float designScale;
    void Start()
    {
        designScale = designWidth / designHeight;
    }

    void Update()
    {
        //注意UI父级的世界坐标位置，一般是UI Camera的位置是否正常，这一步之后模型的z轴会变为-100，这个数值和Canvas的Plane Distance有关
        model.transform.position = uiArea.transform.position;
        float scaleRate = (float)Screen.width / (float)Screen.height;
        float scaleFactor = scaleRate / designScale;
        if (scaleRate < designScale)//屏幕长宽比变小了
            model.localScale = Vector3.one * scaleFactor;
        else
            model.localScale = Vector3.one;
    }
}

显示模型

显示模型结果

Render Texture

添加新摄像机来显示模型是有缺陷的。因为摄像机的深度（depth）决定了模型的渲染顺序，它要么显示在UI下面，要么显示在UI上面，如果想叠层显示在两个UI之间，就很麻烦了。我们可以使用Render Texture。它可以将某个摄像机看到的内容渲染到纹理上，最后再将这个纹理显示在UI的RawImage上。

Render Texture

开发中尽可能不要在Project中创建Render Texture文件，因为我们并不知道游戏中到底会用到多少个，Render Texture是可以在内存中创建的，这样本地就不需要保存这个文件了

在Render Texture上显示带特效的模型

粒子特效大都在使用Alpha Blending，它需要和后面的物体来做融合。在Render Texture上，如果粒子特效后面没有东西和他混合，显示就不正确。

我们可以把用在UI上的Sprite图片用在Sprite Render上，作为场景中的对象，就可以在粒子特效的后面当做背景了。特效与背景图混合后，再渲染到Render Texture上，最终在RawImage中也能正常显示

混合

背景图用Sprite Renderer的好处是，它可以和UI混合使用。在代码中，我们可以根据Camera来自动计算背景图的区域，保证它可以挡住特效。

给背景的Sprite Renderer挂这个脚本来自适应模型摄像机

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

public class SpriteFull : MonoBehaviour
{
    //设置Sprite Renderer和摄像机的距离
    private float distance = 3f;
    //模型摄像机
    public Camera modleCamera;
    private SpriteRenderer spriteRenderer;
    float worldScreenHeight, worldScreenWidth;

    void Start()
    {
        spriteRenderer = GetComponent<SpriteRenderer>();
        spriteRenderer.material.renderQueue = 2980;//这段代码非常重要，否则透明的渲染层级就会出错
    }

    void Update()
    {
        Camera camera = modleCamera;
        camera.transform.rotation = Quaternion.Euler(Vector3.zero);

        float width = spriteRenderer.sprite.bounds.size.x;//一般情况下这个数值等于图片的宽度除以图片的pixel per unit
        float height = spriteRenderer.sprite.bounds.size.y;//同理

        //这里分别处理正交摄像机和非正交摄像机
        if (camera.orthographic)
        {
            worldScreenHeight = camera.orthographicSize * 2.0f;
            worldScreenWidth = worldScreenHeight / Screen.height * Screen.width;
        }
        else
        {
            worldScreenHeight = 2.0f * distance * Mathf.Tan(camera.fieldOfView * 0.5f * Mathf.Deg2Rad);
            worldScreenWidth = worldScreenHeight * camera.aspect;
        }
        transform.localPosition = new Vector3(camera.transform.position.x, camera.transform.position.y, distance);
        transform.localScale = new Vector3(worldScreenWidth / width, worldScreenHeight / height, 0f);
    }
}

应用脚本

接着，将下列脚本挂载到模型摄像机中来自动创建Render Texture，并将其设置到RawImage上

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using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

[RequireComponent(typeof(Camera))]
public class ModelCameraCreateRendTex : MonoBehaviour
{
    public RawImage rawImage;
    void Start()
    {
        //为了避免Render Texture显示不清楚，所以乘以显示区域的1.5倍
        float rate = 1.5f;
        int width =(int)(rawImage.rectTransform.sizeDelta.x * rate);
        int height =(int)(rawImage.rectTransform.sizeDelta.y * rate);
        RenderTexture renderTexture = RenderTexture.GetTemporary(width, height, 16, RenderTextureFormat.ARGB32);
        GetComponent<Camera>().targetTexture = renderTexture;
        rawImage.texture = renderTexture;
    }
}

LOD Group

Unity - Manual: LOD Group (unity3d.com)

Unity提供了LOD Group，同样的模型可以制作两份，一个是高精度的，一个是低精度的。最后，根据摄像机的远近来动态更换模型，或者剔除部分渲染。

在Edit——Project Settings——Quality中设置

  • LOD Bias：表示LOD的偏移值。LOD 级别是根据对象在屏幕上的尺寸选择的。当大小介于两个 LOD 级别之间时，选择可能会偏向于两个可用模型中较不详细或更详细的模型。这被设置为从 0 到 +infinity 的分数。当它设置在 0 和 1 之间时，它倾向于较少的细节。大于 1 的设置有利于更多细节。例如，将 LOD Bias 设置为 2 并使其在 50% 距离处发生变化，LOD 实际上仅在 25% 处发生变化。
  • Maximum LOD Level：表示LOD的最大等级，运行时修改它，可以优化低端机器。

设置参数

LOD的运行原理是根据物体在摄像机内的百分比来调节显示的级别，首先，会给物体添加平面的包围盒，摄像机发生移动后，即可计算与这个包围盒的百分比。

可以添加任意数量的LOD并且设置每个等级显示或不显示什么。

LOD Group

总体来说，LOD Group技术就是用内存来换时间，预先加载了模型的好几个状态，然后根据摄像机与它的距离来切换不同的状态以保证渲染效果。