博客对Unity内坐标系的转换和API进行一个总结和原理推测解析

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Unity内的坐标系组成

世界坐标

将游戏内的游戏空间理解为"世界"，世界坐标系对等于游戏空间坐标系，游戏中的transform.position或者transform.rotation的信息都是基于世界坐标系

世界坐标示意

视图坐标

视图坐标是对游戏显示视图的一个归一化的描述，其中左下角为（0，0），右上角为（0，1），在需要对显示视图进行分屏处理时，可以通过设置Camera上的ViewPort Rect属性来进行屏幕分屏渲染

视图坐标示意

屏幕坐标

屏幕坐标是对屏幕像素（分辨率）的位置的描述，其中左下角为（0，0），右上角为（Screen.width,Screen.height），比如游戏分辨率为1280*720，则Screen.width=1280,Screen.height=720。

屏幕坐标示意

观察坐标

 Unity中的游戏画面始终由摄像机来提供，观察坐标是已渲染该游戏体的摄像机坐标为原点的相对坐标。

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Unity提供的坐标转换API

//1.屏幕转世界坐标

Camera.main.ScreenToWorldPoint();

！需要注意的是屏幕转世界坐标的时候要注意坐标的z值，z值为目标与相机的z轴差值

//2.世界转屏幕坐标

Camera.main.WorldToScreenPoint();

//3.世界转视口坐标

Camera.main.WorldToViewportPoint();

//4.视口转世界坐标

Camera.main.ViewportToWorldPoint();

//5.视口转屏幕坐标

Camera.main.ViewportToScreenPoint();

//6.屏幕转视口坐标

Camera.main.ScreenToViewportPoint();

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原理推测解析

反汇编后发现引用的是c++代码，对实现原理只做推测和解析

世界坐标与屏幕坐标的相互转换

我们知道游戏内的相机是一个棱锥的观察空间，计算屏幕坐标的时候，根据游戏体和摄像机的z值差与摄像机的视角角度（Field of View）通过三角函数获取到棱锥在该深度的锥形底面宽和高，根据游戏体的x，y坐标与当前地面宽高比例计算当前分辨率下的屏幕坐标

锥形空间 锥形角度

一个简单的例子小球的坐标为（0,5,15)，摄像机坐标为（0,0,0)，当前屏幕分辨率为1280*720

计算屏幕坐标Y值为：tan30°乘以z差值15，得到当前深度的锥形成像空间一半的宽度为5√3 ，由于坐标系从正中心开始，Y轴坐标5，计算映射比例为 ((5+5√3)➗10√3)*720=567.8，以下是API返回的屏幕坐标证明计算过程是正确的

通过API返回的坐标证明Y轴的计算正确

世界坐标与视口坐标的相互转换

看懂世界坐标转屏幕坐标的原理后自然就明白了世界坐标转视口坐标的原理，只计算比例后就是屏幕坐标

屏幕坐标与视口坐标的相互转换

很简单，直接计算与分辨率的比例即可