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Unity 3d 实现物体跟随摄像机视野运动
Created by miccall （转载请注明出处 miccall.tech ）
1. VR实现机器人导航
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项目里要求一个机器人跟随在角色旁边，一直飞着，就像一个精灵一样，总在主角的身边，移动，转头，都要移动到合适的位置 。还得让他面向主角，今天就来实现这个样例 。
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2. 问题思考
- 1. 物体移动到某个给定的位置（target）
- 2. 物体转动到面向摄像机
- 3. 出现在相机的视野当中
- 4. 自定义物体在摄影机的Screen中的位置
3.实现以及方法
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移动的话 ，本来可以用动画来实现 ，因为动画还没有做好，我就用一个cube当作那个机器人做样例了 。
首先有个cube之后 ，给他放一个移动的脚本。这里我给他命名为PlayerTank 。
我们的目的就是让他运动到某个target ，所以我们得给他指定一个followTransform 。 同时还有他的移动速度和转动速度 。
为了使他移动不是很突兀，我的思路是他先转动到面向follow物体，然后在直线移动到给物体 。所以算法很快写好了 。
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void LookTransform(Transform Mtransform)
{
Vector3 tarPos = Mtransform.position;
Vector3 dirRot = tarPos - transform.position;
Quaternion tarRot = Quaternion.LookRotation(dirRot);
transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, tarRot, rotSpeed * Time.deltaTime);
}
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简单解释一下，就是先确定物体的位置，然后求出指向他的方向，并用插值的方法，让物体转动到面向指定的物体 。
好了，既然有了朝向的运动方向，那么走到这方向，就很简单了。
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transform.Translate(new Vector3(0, 0, movementSpeed * Time.deltaTime));
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那么什么时候停止运动呢 ，我想了一下，决定用位置的差来判断
就是
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Vector3.Distance(transform.position, followTransform.position);
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好了，既然停止的方法也有了，最后要解决的问题就是朝向摄像机了。
突然一想，这是问题么，对，这不是问题 ，哈哈，刚刚写的那个算法，给一个摄像机就解决了嘛 。
然后给出具体的判断逻辑 。
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//该物体 接近要 到达的目标 指定位置后就停止
if (Vector3.Distance(transform.position, followTransform.position) < 3f)
{
//当物体道到位置时 让物体面 向摄像机
LookTransform(Camre);
return;
}
else
{
//让物体转向 将要运动 的方向
LookTransform(followTransform);
transform.Translate(new Vector3(0, 0, movementSpeed * Time.deltaTime));
}
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这样就解决了物体移动到target了，下一步就是固定target的位置，让他在摄像机的固定位置了 。
新建一个脚本文件CameraView，挂在摄像机上。为了方便调试，我又用了FPS脚本，就是第一人称视角跟随鼠标转动，就跟cs里面的玩法一样，（百度一大推代码）。
第二个调试算法是一个国外大牛写的 ，他可以给定一个距离，画出摄像机的视野范围
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这里我画了两个边 ，一个是距离摄像机8.5米 用黄色表示，距离摄像机12米的用红色表示。
应为篇幅问题和详略问题，这里不多解释这个算法，有兴趣的可以去研究一下，这里我们引用一下就行了。
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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;
}
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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
}
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debug的时候，直接调用FindUpperCorners()就可以了 。
刚开始的时候 ，我就用的这个调试 ，给出一个位置，然后计算他的偏移量，调试了很久，没有一个良好的效果，我决定换个思路了 ，为了普遍大众 ，我还是把这个调试方法贴出来了，有需要的可以试试 。
第二个我就去翻api了 ，因为我貌似记得有个屏幕坐标和世界坐标转化的什么鬼方法来着。果然不出我所料，这个方法的确是相当的好用的呀 。
试了一下官方给的调试方法，画了一个点出来 。
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void OnDrawGizmosSelected()
{
Vector3 p = theCamera.ScreenToWorldPoint(new Vector3(100, 200, 8));
Gizmos.color = Color.blue;
//target.position = p;
Gizmos.DrawSphere(p, 1F);
}
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好了，就连我最后决定用的位置也标明了。
然后，我就写了一个很简单的方法来达到目的。
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void maketarget()
{
Vector3 p = theCamera.ScreenToWorldPoint(new Vector3(RH, RV, upperDistance));
target.position = p;
}
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写完我都吓了一跳 ，竟然如此简单。还是简单解释一下 ，RH 是水平偏移量，RV是垂直偏移量，upperDistance是距离摄像机的一个平面位置 。
接下来就是运行看效果了 。
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4.中途出现的小BUG
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莫名其妙的做圆周运动 ，然后我分析了线速度，角速度和半径的关系 ，然后总结出一个基本的规律，他应该是当运动到某个特定的位置 ，正好满足了圆周运动的关系，然后我们调整movementSpeed 和rotSpeed 的值，让他么尽可能的和Distance消除乘积关系，这样出现的几率就微乎其微了 。
感想 -- 其实unity和现实物理，理论物理 还是有很大的不同。
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