Camera

PublishDate: 2025-05-28 | CreateDate: 2025-05-28 | LastModify: 2025-05-28 | Creator：ljf12825

在Unity中，Camera是游戏中视角呈现的核心组件，它决定了玩家从哪里、以什么方式看到游戏世界。

可以将它理解为游戏世界的“观察者”，通过相机的视角来渲染和展示游戏世界的内容

Camera的核心概念

视野（Field of View, FOV）

视野决定了相机的可见范围，单位通常是角度。FOV越大，显示的范围越广；FOV越小，显示的范围越窄。常见的游戏视角有第一人称（FOV通常较小）和第三人称（FOV较大）
对于透视相机，FOV越大，物体看起来就越远，越小则物体看起来越近
对于正交相机，FOV不影响物体的大小，物体的大小保持不变

摄像机类型

透视摄像机（Perspective）：像人眼一样
- 透视摄像机FOV = 60
- 透视摄像机FOV = 20
- 透视摄像机FOV = 80
正交摄像机（Orthographic）：精确而非真实
- 正交摄像机
- 消除透视畸变
  - 正交摄像机的最大特点是不考虑透视，即：
    - 远处的物体不会变小
    - 近处的物体不会变大
  - 这在某些场景下非常有用，比如：
    - 工程图、建筑图、UI界面、2D游戏等
- 便于精确计算与对齐
  - 因为所有对象的投影都是平行的，没有缩放失真，所以：
    - 对象之间的相对位置更容易计算
    - 适合用于网格对齐（Grid Snap）和像素精确的渲染
- 适用于2D游戏开发
  - 大多数2D游戏使用正交摄像机，这样才能保持像素美术不被拉伸或缩放失真
  - 例如：平台跳跃、塔防、策略类游戏
- 用于UI和HUD绘制
  - UI元素通常使用正交摄像机绘制，以确保在不同屏幕分辨率下保持相同的外观
- 技术与设计简化
  - 对于一些需要标准比例的场景（如棋盘游戏、等距地图编辑器），正交摄像机可以让开发者更轻松地布局和设计

裁剪平面（Clipping Planes）

每个相机有一个近裁剪面和远裁剪面，这些平面决定了相机能够渲染的场景区域。任何在近裁剪面之前或远裁剪面之后的物体都会被剔除，无法渲染
这两个值非常重要，过小的近裁剪面可能导致深度精度问题，过大的远裁剪面可能会降低性能

深度（Depth）

深度是多个相机渲染顺序的控制参数。较大的深度值表示该相机会在渲染顺序中排在较后，优先渲染的相机会覆盖深度较小的相机。可以使用深度来控制不同相机的渲染顺序
例如，第一人称相机的深度应该大于第三人称相机的深度，这样在同一场景中，第一人称相机的渲染会覆盖第三人称相机

渲染目标（Render Target）

默认情况下，相机会将渲染的图像显示在屏幕上。但是也可以将渲染结果输出到一个纹理中（称为Render Texture），从而创建镜头效果或UI显示

视锥体（View Frustum）

它定义了摄像机能够看到的空间区域
是一个截掉顶部的四棱锥体，表示摄像机的“视野”或“观察体积”
近裁剪面和远裁剪面构成了锥体的前后边界
左右上下边界则由视角和屏幕宽高比决定
Unity会自动裁剪视锥体之外的物体，不进行渲染

RenderTexture rt = new RenderTexture(1920, 1080, 16);
camera.targetTexture = rt;

用途：

监控摄像头
多人游戏中的小窗口视角
后处理特效（Blur, EdgeDetect）

Camera常用属性

Clear Flag（清除模式）

ClearFlag 模式	描述
Skybox	使用当前 Skybox 作为背景
Solid Color	使用指定背景颜色
Depth Only	仅清除深度缓冲区（常用于叠加 UI）
Nothing	什么都不清除（很少用）

Viewport Rect视口渲染（rect）

Viewport Rect定义了相机在屏幕上的显示区域。它使用一个四元组来定义，格式为(x, y, width, height)，用于控制相机渲染的区域，可以通过Viewport Rect来在同一屏幕上显示多个相机视图

camera.rec = new Rect(x, y, w, h);

(x, y)是起点（左下角0,0）
(w, h)是宽度、高度 (0~1)

示例：左下角显示一个小窗口（小地图）

miniMapCamera.rect = new Rect(0.75f, 0.75f, 0.25f, 0.25f);

相机控制和效果

相机跟随

游戏中的常见需求之一是让相机跟随玩家或物体运动。可以通过简单的脚本，让相机的Transform.position跟随目标物体
平滑跟随：可以利用Vector3.Lerp或Vector3.SmoothDamp来平滑相机的移动，避免突兀的运动

示例：

void Update()
{
    Vector3 targetPosition = new Vector3(player.transform.position.x, player.transform.position.y, player.transform.position.z);
    transform.position = Vector3.SmoothDamp(transform.position, targetPosition, ref velocity, 0.3f);
}

第一人称与第三人称视角：

第一人称视角：相机直接附加到玩家的头部位置，视角跟随玩家的头部运动
第三人称视角：相机位于玩家背后或上方，保持一定距离并跟随玩家的移动旋转

后处理效果（Post-Processing）

Unity的后处理效果可以在渲染之后应用各种视觉效果，比如Bloom、Motion Blur、Depth of Field等。这些效果能够极大地增强游戏的视觉表现
通常使用PostProcessing Stack来处理这些效果，后处理效果会在相机渲染完之后加入，因此对原始场景的渲染不会产生影响

摄像机遮挡与碰撞

在某些情况下，玩家的角色或物体可能会挡住视线，造成相机无法清晰地看到目标。为了避免这种问题，可以在摄像机的脚本中加入简单的碰撞检测，确保相机不会穿透物体

常见技巧

相机拉远/拉近（Zoom）

通过调整相机的FOV或者直接调整相机的Transform.position.z，可以模拟相机的拉近或拉远效果

自定义相机动画

通过对相机的Transform进行插值动画，可以实现平滑的过渡效果，例如在场景中切换不同视角或执行特定的镜头动作

常见使用案例

1.世界坐标转UI坐标（UI跟随物体）

Vector3 screenPos = Camera.main.WorldToScreenPoint(worldTarget.Position);
uiObject.position = screenPos;

2.鼠标点击获取世界坐标（射线）

Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hit)) Debug.Log("点击位置是：" + hit.point);

3.多相机渲染UI与3D

主相机渲染3D（depth = 0）
UI相机渲染UI， clearFlags = DepthOnly, depth = 1

优化建议

不要同时启用多个全屏相机
尽量合并摄像机输出（避免depth重叠）
用Layer + cullingMask控制渲染内容
使用Object Pool避免动态创建摄像机

摄像机插件推荐

Cinemachine（Unity官方）

更专业的摄像机管理系统
支持跟随、过渡、轨迹、抖动等
强烈推荐用来代替自定义相机控制脚本

API

Properties

属性	类型	说明
`clearFlags`	`CameraClearFlags`	清除模式（背景如何处理）
`backgroundColor`	`Color`	背景颜色（Clear Flags 为 Color 时有效）
`cullingMask`	`LayerMask`	渲染哪些层的物体（通过 Layer 过滤）
`orthographic`	`bool`	是否为正交摄像机（2D 用）
`orthographicSize`	`float`	正交相机的可视区域高度一半
`fieldOfView`	`float`	视野角度（仅透视模式下有效）
`nearClipPlane`	`float`	最近可见距离
`farClipPlane`	`float`	最远可见距离
`depth`	`float`	相机渲染优先级（数字大者后绘制）
`targetTexture`	`RenderTexture`	渲染输出目标（用于后处理、UI）
`aspect`	`float`	宽高比，默认由屏幕决定
`rect`	`Rect`	相机视口（屏幕中的显示区域）
`pixelRect`	`Rect`	实际像素区域
`cameraType`	`CameraType`	摄像机类型（Game、Scene、Preview）
`enabled`	`bool`	是否启用此相机

Methods

方法	说明
`ScreenToWorldPoint(Vector3)`	将屏幕坐标转为世界坐标（Z 轴代表深度）
`WorldToScreenPoint(Vector3)`	将世界坐标转为屏幕坐标
`ScreenToViewportPoint(Vector3)`	屏幕坐标转视口坐标（0~1）
`ViewportToWorldPoint(Vector3)`	视口转世界坐标
`Render()`	手动触发相机渲染（常用于离屏渲染）
`ResetAspect()`	重置相机宽高比为屏幕比例
`ResetProjectionMatrix()`	重置投影矩阵

Unity官方文档（Camera）