Unity3D正交相机视野控制

正交相机（Orthographic Camera）

Unity3D中的正交相机（Orthographic Camera）是一种投影方式，它不同于透视相机（Perspective Camera）的投影方式。在正交相机中，物体在视野中的大小与其与相机的距离无关，也就是说，所有物体在相机视野中呈现的大小是相同的。

Unity3D的正交相机可以看作是一个在固定位置的照相机，它将三维空间中的物体投影到一个二维图像平面上，而不考虑物体到相机的距离。因此，在正交投影中，无论物体离相机多远，它们在二维图像平面上的大小都不会改变。

正交相机的投影方式是通过一个虚拟的长方体来取景，并将场景投影到这个长方体的前面。在Unity中，可以通过更改相机参数来调整这个长方体的尺寸，进而影响相机视野中物体的显示大小。

主要特点和应用场景

物体大小不变

由于正交相机不考虑物体到相机的距离，所以物体在相机视野中的大小是固定的，这使得在2D游戏或者UI设计中非常方便。

无透视收缩效果

在正交投影中，远处的物体和近处的物体在图像平面上的大小是相同的，不会有透视收缩效果，这使得场景中的物体之间的相对距离
保持不变。

适用于2D游戏和UI设计

正交相机由于其特殊的投影方式，非常适合用于2D游戏和UI设计，可以很容易地实现平铺纹理或者背景等效果。

易于实现像素化效果

正交相机由于物体大小固定，所以可以很容易地实现像素化效果，这在一些复古风格的2D游戏中非常常见。

总的来说，Unity3D的正交相机通过忽略物体到相机的距离，实现了一种特殊的投影方式，这种方式在2D游戏和UI设计中有广泛的应用。

正交相机的主要属性

- 投影模式（Projection Type）

这是设置相机投影方式的属性，Unity中提供了多种投影模式，但对于正交相机来说，通常只会选择“正交（Orthographic）”这一项。
选择正交投影后，相机的视野不会因物体距离的增加而产生大小变化。

- 视野大小（Field of View）

在正交投影中，视野大小实际上定义了相机的视锥体的大小，它决定了相机的可视范围。Unity中是以角度来定义的，数值越大，
视野范围越宽。

- 近平面（Near Plane）和远平面（Far Plane）

这两个属性定义了相机视锥体的近边界和远边界。在正交相机中，这两个平面是固定垂直于相机前后的，不会因为相机的移动而改变。
近平面和远平面的距离决定了相机的深度范围。

- 正交尺寸（Orthographic Size）

这个属性定义了相机的虚拟长方体视野的尺寸。相机将场景投影到一个虚拟的长方体上，这个长方体的长、宽、高分别由正交尺寸的
X、Y、Z分量决定。物体在相机视野中的大小实际上是由这个长方体的尺寸决定的。例如，如果正交尺寸的X为10，Y为5，那么相机视野
的宽高比就是2:1。

- 平移（Position）

这是相机在三维空间中的位置，可以自由设置。

- 旋转（Rotation）

这是相机在三维空间中的旋转，同样可以自由设置。旋转会影响相机的朝向，从而改变拍摄的视角。

- 缩放（Scale）

在Unity中，相机也有缩放属性，但这通常指的是相机视锥体的缩放，而不是像物体一样改变大小。这个属性在正交相机中不太常用。

实例应用

Lua实现Unity3D正交相机镜头缩放及视野范围控制。

实例

---@class AmusementParkCameraCtrl
local m = {
    camera = nil,
    ---@type Vector3 相机最左侧视野位置
    limitLeftPos = 0,
    ---@type Vector3 相机最右边视野位置
    limitRightPos = 0,
    ---@type Vector3 相机最上边视野位置
    limitUpPos = 0,
    ---@type Vector3 相机最下边视野位置
    limitDownPos = 0,
    ---@type number 目标镜头大小
    targetSize = 0,
    ---@type Vector3 目标位置
    targetPos = Vector3.New(0,0,0),
    ---@type number 相机移动速度
    moveSpeed = 5,
    ---@type number 相机放大速度
    zoomSpeed = 2,
    ---相机最小的视野大小
    minSize = 3.75,
    ---相机最大的视野大小
    maxSize = 1.5,
}

function m.New(camera)
    local obj = Clone(m)
    obj:Init(camera)
    return obj
end

function m:Init(camera)
    self.camera = camera

    self:AddListeners()
end

function m:Refresh(limitLeftPos,limitRightPos,limitUpPos,limitDownPos)
    self.limitUpPos = limitUpPos
    self.limitLeftPos = limitLeftPos
    self.limitRightPos = limitRightPos
    self.limitDownPos = limitDownPos
    self.targetSize = self.minSize
    self.camera.orthographicSize = self.targetSize
    self.targetPos = self.camera.transform.position
end

function m:OnUpdate()
    if self.camera.orthographicSize ~= self.targetSize then
        if self.camera.orthographicSize > self.targetSize then
            self.camera.orthographicSize = self.camera.orthographicSize - self.zoomSpeed * 
				UnityEngine.Time.deltaTime
        else
            self.camera.orthographicSize = self.camera.orthographicSize + self.zoomSpeed * 
				UnityEngine.Time.deltaTime
        end
        self.camera.orthographicSize = Mathf.Clamp(self.camera.orthographicSize,self.maxSize,self.minSize)
        self.targetPos = self:CheckCameraLimitPos(self.targetPos)
    end

    local direction = self.targetPos - self.camera.transform.position
    if direction.magnitude > 0.2 then
        self.camera.transform:Translate(direction.normalized * self.moveSpeed * UnityEngine.Time.deltaTime)
    else
        self.camera.transform.position = self.targetPos
    end
end

function m:AddListeners()

end

function m:RemoveListeners()

end

---放大/缩小镜头
---@param type number type 1 放大; 2 缩小
function m:ChangeCameraSize(type)
    if type == 1 then
        self.targetSize = self.maxSize
    else
        self.targetSize = self.minSize
    end
end

---移动相机位置
---@param dx number
---@param dy number
function m:MoveCamera(dx,dy)
    if self.camera == nil or LuaCodeInterface.GameObjIsDestroy(self.camera) then
        return
    end
    local pos = self.camera.transform.position
    self.targetPos = self:CheckCameraLimitPos(pos + Vector3.New(dx,dy,0))
end

---检测相机移动范围
---@param pos Vector3
function m:CheckCameraLimitPos(pos)
    ---边界判断
    local cameraWidth = self.camera.orthographicSize * self.camera.aspect * 2
    local cameraHeight = self.camera.orthographicSize * 2
    local tempPos =  pos:Clone()
    tempPos.x = Mathf.Clamp(tempPos.x,self.limitLeftPos.x + cameraWidth / 2,
				self.limitRightPos.x - cameraWidth / 2)
    tempPos.y = Mathf.Clamp(tempPos.y,self.limitDownPos.y + cameraHeight / 2,
				self.limitUpPos.y - cameraHeight / 2)
    return tempPos
end

function m:Dispose()
    AssetUtil.UnloadAsset(self)
    self:RemoveListeners()
    self.camera = nil
end

return m