Unity Avatar Camera Controller 第一、第三人称相机控制

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简介

本文介绍如何实现用于Avatar角色的相机控制脚本，支持第一人称、第三人称以及两种模式之间的切换，工具已上传至SKFramework框架的Package Manager中：

Variables

• Avatar：相机跟随的Avatar角色；
• Control Mode：控制模式 第一人称/第三人称；
• Mode Change Key：切换第一/第三人称模式的快捷键，若不支持切换设为None即可；

• Forward Align With Avatar：视角前方是否与Avatar对齐，为flase时表示视角可以在水平方向旋转；

• Horizontal Sensitivity：水平方向旋转的灵敏度；
• Vertical Sensitivity：垂直方向旋转的灵敏度；
• Rot Y Min Limit：垂直方向上旋转最小值限制；
• Rot Y Max Limit：垂直方向上旋转最大值限制；
• Rotation Lerp Time：插值到目标旋转值所需的时间；
• Height：相机与Avatar角色的高度差；
• Distance：相机与Avatar角色的默认距离；
• Min Distance Limit：相机距人物最小距离限制；
• Max Distance Limit：相机距人物最大距离限制；
• fpmDistance：第一人称模式所用的固定距离（第一人称时距离固定）；
• scollSensitivity：鼠标滚轮的灵敏度（第三人称时可滚动距离）；

• Invert Scroll Direction：反转鼠标滚轮滚动的反向；
• Horizontal Offset：与Avatar在水平方向上的偏移值（仅在Forward Align With Avatar为true时开启使用，可以让Avatar在视野中偏左或偏右）；

• Obstacle Layer：用于避障检测的Layer层级

如下例所示，将场景中障碍物体的Layer设为Obstacle

避障检测时检测该层级：

Ctrl Avatar Rot When FP Mode：是否在第一人称模式下旋转视角时，同步旋转Avatar角色的朝向；

实现

Target Position

影响相机坐标的元素包括Avatar与相机的距离(Distance)、Avatar与相机的高度差(Height)、目标旋转值、水平方向上的偏移量(Horizontal Offset)及避障检测的影响。

• Avatar与相机的距离：第三人称模式下通过鼠标滚轮控制，并通过最大最小值进行钳制，第一人称模式下使用固定值，代码如下：

//鼠标滚轮滚动改变距离
distance -= Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") * Time.deltaTime * 100f * scollSensitivity * (invertScrollDirection ? -1f : 1f);
//距离钳制
distance = Mathf.Clamp(distance, minDistanceLimit, maxDistanceLimit);
//插值方式计算距离
targetDistance = controlMode == ControlMode.ThirdPersonControl
    ? Mathf.Lerp(targetDistance, distance, Time.deltaTime * scollSensitivity)
    : fpmDistance;

• 调用避障检测之前，目标坐标值等于Avatar角色的坐标加上Height高度，加上Distance距离，并乘上目标旋转值，代码如下：

//目标坐标值
Vector3 targetPosition = targetRotation * Vector3.forward * -targetDistance + avatar.position + Vector3.up * height;

• 避障检测，通过SphereCast球形物理检测，检测碰撞点并向前移动：

//避障检测
private Vector3 ObstacleAvoidance(Vector3 current, Vector3 target, float radius, float maxDistance)
{
    
    
    Ray ray = new Ray(target, current - target);
    if (Physics.SphereCast(ray, radius, out RaycastHit hit, maxDistance, obstacleLayer))
    {
    
    
        return ray.GetPoint(hit.distance - radius * 2f);
    }
    return current;
}

• 最终加上水平方向上偏移量的影响：

//避障
targetPosition = ObstacleAvoidance(targetPosition, avatar.position + Vector3.up * height, .1f, distance);
transform.position = targetPosition + Vector3.left * horizontalOffset;

Target Rotation

• 获取水平及垂直方向上的输入值，让旋转x、y值自增/自减，并通过最大最小值限制垂直方向上的取值范围：

//检测鼠标右键按下
if (Input.GetMouseButton(1))
{
    
    
    horizontal = forwardAlignWithAvatar ? 0f : Input.GetAxis("Mouse X") * Time.deltaTime * 100f * horizontalSensitivity;
    vertical = Input.GetAxis("Mouse Y") * Time.deltaTime * 100f * verticalSensitivity;

    rotX += horizontal;
    rotY -= vertical;
    //钳制旋转y值角度
    rotY = Mathf.Clamp(rotY, rotYMinLimit, rotYMaxLimit);
}

• 加入插值运算，实现平滑旋转：

//目标旋转值
Quaternion targetRotation = Quaternion.Euler(rotY, rotX, 0f);
//旋转值插值率
float rotationLerpPct = 1f - Mathf.Exp(Mathf.Log(1f - .99f) / rotationLerpTime * Time.deltaTime);
//插值方式计算旋转值
targetRotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation, targetRotation, rotationLerpPct);

• 第一人称模式时，相机视角旋转的同时控制Avatar角色的旋转：

transform.rotation = targetRotation;

//第一人称控制模式 相机视角旋转的同时控制Avatar角色的旋转
if (controlMode == ControlMode.FirstPersonControl && ctrlAvatarRotWhenFPMode)
{
    
    
    Vector3 euler = Vector3.zero;
    //只取相机的RotY
    euler.y = targetRotation.eulerAngles.y;
    avatar.rotation = Quaternion.Euler(euler);
}

Others

• 切换控制模式：

if (Input.GetKeyDown(modeChangeKey))
{
    
    
    controlMode = controlMode == ControlMode.FirstPersonControl
        ? ControlMode.ThirdPersonControl
        : ControlMode.FirstPersonControl;
}

• 相机控制代码需写在MonoBehaviour生命周期函数LateUpdate中，确保Avatar角色运动完成后，相机再进行跟随。