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Unity开发《一起来捉妖》教程 | 1.陀螺仪控制相机

2019-05-08 11:51:31 作者：互联网

洪流学堂，让你快人几步。你好，我是郑洪智。

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大智：“小新，你小子最近是不是谈恋爱了，怎么天天往外跑？”

小新：“嘿嘿”

大智：“嘿嘿你个鬼啊，从实招来，是不是要请我吃饭了？”

小新：“最近有一款非常火的AR游戏，叫《一起来捉妖》，你玩了没？”

大智：“听说过，不过你看我最近忙的，哪有时间玩。什么样的游戏？”

小新：“和之前的Pokémon GO有点像，是用AR捉妖的游戏。”

大智：“明白了，以后这种游戏应该会越来越多。”

小新：“我好想学一下呀，这个游戏可以用Unity开发么？”

大智：“当然可以了，我问了腾讯游戏的童鞋，这款游戏也确实是用Unity开发的呢。”

小新：“那今天下午，你的时间就被我买断了，嘿嘿。”

大智：“好吧好吧，请我吃晚饭的权力也送给你了！”

小新：“忍了。。。”

利用陀螺仪实现AR相机

大智玩了一会《一起来捉妖》，对小新说：“这款游戏里面的AR实际上是利用陀螺仪实现的3自由度的AR，实现起来也比较简单，今天我们来一起搞一波。”

游戏截图.gif

小新：“陀螺仪我知道，3自由度是什么意思？”

大智：“自由度DOF，英文是degree of freedom，3自由度一般是指可以在三个轴进行旋转，但是不能识别平移。所以现在很多VR、AR的技术都在攻克6DOF的技术。不过3自由度的AR相机利用陀螺仪就可以实现。”

基本的实现思路是这样的：

使用陀螺仪来控制相机的旋转
背景使用后置摄像头的图像，跟随相机移动
3D模型保持世界坐标不动

1. 陀螺仪控制相机

陀螺仪控制相机涉及到以下几个知识点：
1、如何在Unity中获取陀螺仪的数据
2、如何用陀螺仪的数据来控制相机旋转

在Unity中使用陀螺仪

在Unity中使用陀螺仪需要用到Input类中的gyro

核心代码是：

// 从Input中获取陀螺仪对象
Gyroscope gyro = Input.gyro;
// 开启陀螺仪
gyro.enabled = true;
// 获取陀螺仪的态势数据，返回值是一个四元数
Debug.Log(gyro.attitude);

既然陀螺仪的态势数据是一个四元数，我们想当然可以使用这个四元数来直接和相机的旋转做运算，比如：

void Update()
{
    transform.rotation = gyro.attitude;
}

由于我们在PC上开发，陀螺仪是没有数据的，需要我们发布到真机进行测试，或者使用Unity Remote（https://docs.unity3d.com/Manual/UnityRemote5.html）

由于Unity Remote在Android端只能从Google Play安装，需要翻墙，所以我传了一个安装包到百度云。
链接：https://pan.baidu.com/s/1VxNbRl6yF0F4URcHRM6b7A
提取码：vm62

优化在AR场景下的操作

小新：“我测试了一下，发现不太对啊，说不出来为什么。”

大智：“这是因为坐标系的问题。陀螺仪的数据使用的是右手坐标系，而Unity是左手坐标系，所以需要转换一下。”

// 将旋转从右手坐标系转换到左手坐标系
private static Quaternion ConvertRotation(Quaternion q)
{
    return new Quaternion(q.x, q.y, -q.z, -q.w);
}

大智：“还有一个问题，就是通常情况下，使用AR时，手机是竖着的。但是由于陀螺仪的态势为0时，对应的是手机水平放置，所以如果想要手机是竖着时对应态势为0点，需要将相机沿着x轴旋转90度。”

可以使用如下代码：

transform.rotation = Quaternion.Euler(90, 0, 0) * ConvertRotation(gyro.attitude);
// 当然有些代码中会使用Quaternion.Euler(90, 0, 90)，这并不会影响功能，只是影响左右旋转的初始位置

完整代码是：

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

public class GyroCameraController : MonoBehaviour
{
    private Gyroscope gyro;

    // 相机初始的态势
    Quaternion cameraBase = Quaternion.Euler(90, 0, 0);

    void Start()
    {
        // 从Input中获取陀螺仪对象
        gyro = Input.gyro;
        // 开启陀螺仪
        gyro.enabled = true;
        // 获取陀螺仪的态势数据
        Debug.Log(gyro.attitude);
    }

    void Update()
    {
        transform.rotation = cameraBase * ConvertRotation(gyro.attitude);
    }

    // 将旋转从右手坐标系转换到左手坐标系
    private static Quaternion ConvertRotation(Quaternion q)
    {
        return new Quaternion(q.x, q.y, -q.z, -q.w);
    }
}

总结

大智：“今天学习了用Unity开发《一起来捉妖》的第一部分，那就是用陀螺仪实现一种伪AR的技术。当然了，这个AR技术还差一个非常重要的环节就是显示摄像头的功能，下次我们再一起攻克这个难题。”

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今日思考题

大智：“动手将今天的工程部署到真机上体验一下。”
小新：“好嘞！”
大智：“收获别忘了分享出来！也别忘了分享给你学Unity的朋友，也许能够帮到他。”