使用Unity新一代输入系统实现可配置摄像机
我们已经介绍过Unity新一代的输入系统。本文，我们将使用Unity 2019.2开发可以移动、缩放和旋转的可配置摄像机。这种设计方法适用于不需要额外附带一个第一或第三人称摄像机，而是可以让游戏视角在场景自由移动的游戏。
摄像机的配置功能包括：
摄像机角度
最大和最小缩放设置
默认缩放设置
视线偏移（设定摄像机在Y轴上的观察位置）
旋转速度
学习目标
了解Unity新一代输入系统的重要概念。
获得可根据游戏进行自定义的可配置摄像机。
学习准备
你需要有使用Unity的基础知识。本文将不会介绍基础知识，包括：游戏对象和组件的概念、何时调用Start方法等。
本文中的项目使用了Low Poly: Free Pack资源：
https://assetstore.unity.com/packages/3d/environments/polyworks-free-pack-sample-58821
你可以复制本文的代码库，获得学习时用到的初始项目：
https://github.com/Unity-Technologies/InputSystem
安装新一代输入系统
Unity不断对输入系统进行全面的改进，以便使新一代输入系统更加强大而稳定，可以更好地适用于多种平台和设备配置。我们可以轻松配置该系统，使其能够处理多个本地玩家的输入。
请注意：新一代输入系统仍在不断完善开发中，处于预览阶段。
安装新一代输入系统，请通过资源包管理器安装Input System资源包，请按照以下步骤操作：
依次点击Window > Package Manager。
选择Advanced > Show Preview Packages，显示预览版资源包。
在搜索栏输入“Input System”，寻找该资源包。
选中Input System资源包，单击Install按钮。
通用渲染管线等Unity特定功能需要使用旧的输入系统。因此，我们最好确保项目设置中的Active Input Handling属性设为Both。这意味着我们可以在游戏中使用两种输入系统，但在本文中，我们只会使用新一代输入系统。
我们可以访问下面的设置，确定是否已经设置好该属性：依次点击Edit > Project Settings > Player > Configuration。
设置新一代输入系统
新一代输入系统比原有系统更为复杂。虽然初次学习难度更高，但会带来很好的回报。新系统更加强大稳定，在正确设置时，使用新系统所需的工作量会更少。
首先，我们要创建Input Controls输入控制资源，在项目窗口单击右键：
选择Create > Input Actions。
将新文件命名为PlayerInputMapping。
双击打开文件的编辑窗口。
配置输入时，有四个概念需要了解：
控制方案（Control Scheme）：用于设置必须满足的设备要求，从而使输入绑定变得可用。这是可选设置，我们可以把它保留原样，即不设定要求。
动作导图（Action Maps）：这是可以批量启用或禁用的动作组。
动作（Action）：能够分组到特定动作下的一组输入绑定，例如：“开火”或“移动”等动作。
输入绑定（Input Bindings）：用于指定要监视的设备输入，例如：手柄上的按键、鼠标按钮或键盘按键。
例如：在把动作设为多个输入绑定映射时，我们使用了“开火”动作，该动作会关联到手柄的特定按键，如果是键盘鼠标的设置方案，则会关联到鼠标右键。
动作导图、动作和输入绑定都有各自的属性。我们将在本文中详细介绍这些属性。
定义控制方式
输入方案将设计用于带有键盘和鼠标的设备，但如果需要，我们也可以轻松扩展到其它输入方式。总的而言，我们会有一个控制方案、一个动作导图、四个动作和五个输入绑定。
我们的设置如下图所示。
虽然上图看起来复杂，但创建该布局的方法其实很简单。打开PlayerInputMapping资源，创建一个新的动作导图：
单击Action Maps旁边的+图标，命名为Player。这会自动创建空白的Action部分和Input Binding节点。
把Action部分重命名为Camera_Move。设置以下属性：Action Type设为Value。Control Type设为Vector 2。
我们使用2D Vector Composite绑定节点，而不是使用默认创建的节点。每次按下W、S、A或D键时，该节点会告诉输入系统发送2D Vector数值。目前该部分不会起到任何作用，在把动作关联到摄像机后，我们会使用到该数值。
在空白的Binding部分单击右键，选择Delete，删除该节点。
右键单击Camera_Move动作，选择Add 2D Vector Composite，把新建的Binding部分命名为WASD。
选择名称有“Up: ”的部分，把Path设为W [Keyboard]。
对名称为Down、Left和Right的部分重复这些操作，把它们的Path设为对应的按键。
对方向键执行相同的操作。添加新的2D Vector Composite，命名为Arrows。设置每项映射到对应的方向键，现在我们会看到下图的设置。
我们现在需要设置剩余的动作和绑定：
添加新动作，命名为Camera_Rotate。
把Action Type设为Value，Control Type设为Vector 2。
单击绑定部分，把它的Path设为Delta (Mouse)。
接下来，我们要设置Camera_Rotate_Toggle的动作和绑定：
添加新动作，命名为Camera_Rotate_Toggle。
Action Type设为Button。
单击绑定部分，把Path设为Right Button [Mouse]。
最后，我们要设置Camera_Zoom动作和绑定：
添加新动作，命名为Camera_Zoom。
把Action Type设为Value，Control Type设为Vector 2。
单击绑定部分，把Path设为Scroll [Mouse]。
点击Save Asset保存改动。我们的导图画面如下图所示。
设置并移动摄像机
我们会使用两个游戏对象：CameraRig和Main Camera对象。
在场景中，创建空白游戏对象，命名为CameraRig。
把Main Camera对象设为CameraRig对象的子对象。
创建新脚本，命名为CameraController，把该脚本添加到CameraRig游戏对象。
CameraRig对象的作用是处理在场景中的移动和旋转。通过把这项功能作为单独的游戏对象来使用，我们可以随意在正向轴或右轴（Forward/Right axis）上移动，不必担心摄像机朝着哪个方向。
Main Camera对象会在开始时使用自定义属性来配置，确保它在世界空间中朝着正确方向。该对象也会处理缩放过程。
由于摄像机将是可配置的，因此我们首先定义可以在检视窗口设置的变量。
public class CameraController : MonoBehaviour
{
[Header("Configurable Properties")]
[Tooltip("This is the Y offset of our focal point. 0 Means we're looking at the ground.")] public float LookOffset;
[Tooltip("The angle that we want the camera to be at.")] public float CameraAngle;
[Tooltip("The default amount the player is zoomed into the game world.")] public float DefaultZoom;
[Tooltip("The most a player can zoom in to the game world.")] public float ZoomMax;
[Tooltip("The furthest point a player can zoom back from the game world.")] public float ZoomMin;
[Tooltip("How fast the camera rotates")] public float RotationSpeed;
}
我们将把摄像机角度设为45度，在地上1米的位置进行观察，并且把缩放大小限制在2－10米。检视窗口中可以设置的所有属性如下图所示。
接下来，基于设定的属性，配置摄像机的起始点。添加以下全局变量和Start()方法到脚本中。
//摄像机专用变量
private Camera _actualCamera;
private Vector3 _cameraPositionTarget;
void Start()
{
//存储对Camera Rig的引用
_actualCamera = GetComponentInChildren<Camera>();
//基于CameraAngle属性设置摄像机的旋转
_actualCamera.transform.rotation = Quaternion.AngleAxis(CameraAngle, Vector3.right);
//基于Look Offset、Camera Angle和Default Zoom属性，设置摄像机的位置。这会确保我们观察正确的焦点。
_cameraPositionTarget = (Vector3.up * LookOffset) + (Quaternion.AngleAxis(CameraAngle, Vector3.right) * Vector3.back) * DefaultZoom;
_actualCamera.transform.position = _cameraPositionTarget;
}
最好存储Main Camera游戏对象的引用，而不是调用Camera.main。在Unity没有存储Main Camera对象的引用时，直接调用Camera.main会产生明显的性能影响，并在每次调用时遍历场景层级和组件。
添加移动行为
添加移动行为到摄像机时，我们需要多个全局变量，LateUpdate()中的调用和新的OnMove()方法。
//移动变量
private const float InternalMoveTargetSpeed = 8;
private const float InternalMoveSpeed = 4;
private Vector3 _moveTarget;
private Vector3 _moveDirection;
/// <summary>
/// 基于玩家提供的输入，设置移动方向。
/// </summary>
public void OnMove(InputAction.CallbackContext context)
{
//读取输入系统发送的输入数值。
Vector2 value = context.ReadValue<Vector2>();
//把数值存为Vector3类型，确保在Z轴上移动Y输入。
_moveDirection = new Vector3(value.x, 0, value.y);
//增加摄像机的新移动目标位置。
_moveTarget += (transform.forward * _moveDirection.z + transform.right * _moveDirection.x) * Time.fixedDeltaTime * InternalMoveTargetSpeed;
}
private void LateUpdate()
{
//把摄像机插补到新的移动目标位置。
transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, _moveTarget, Time.deltaTime * InternalMoveSpeed);
}
OnMove()会通过调用context.ReadValue<Vector2>()来存储玩家输入数值。由于在使用Vector 2合成绑定，根据不同输入，我们会看到相应的X值和Y值：
Up: 0, 1
Down: 0, -1
Right: 1, 0
Left: -1, 0
将输入系统关联到代码
有了初始代码后，我们要进行测试运行，查看它的使用效果。为此，我们需要告诉输入系统什么时候发送动作。
我们添加Player Input组件到场景的游戏对象：
创建新游戏对象，命名为GameManager。
单击Add Component按钮，搜索Player Input组件。
设置以下属性：
Actions：设为刚刚配置的PlayerInputMapping资源。
Default Map：设为Player。
Behavior：设为Invoke Unity Events。
展开Events和Player部分。
在Camera_Move事件下，引用CameraRig对象，把事件设为CameraController.OnMove()。
我们现在可以进入运行模式，然后移动摄像机。
虽然我们使用的是Invoke Unity Events，即调用Unity事件通知行为，但也要了解不同选项及其作用：
Send Messages（发送信息）：该选项会发送信息到该对象上的所有脚本。
Broadcast Messages（广播信息）：除了把输入信息发送到同一对象上的组件外，该选项还会把信息发送到子对象层级。
Invoke Unity Events（调用Unity事件）：该选项会为每种类型的信息调用UnityEvent。UI可用于设置回调方法。
Invoke C Sharp Events（调用C#事件）：该选项类似Invoke Unity Events，但是会调用C#事件，这些事件必须通过脚本的回调来注册。
了解不同事件类型及其设置方式：
https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.inputsystem@1.0/manual/Components.html
修复摄像机移动
我们还未实现想要的行为，玩家应该能够按住按键，观察摄像机朝着相应方向持续移动的过程。
输入系统只会在按键按下时发送一次事件，输入系统没有简单的方法来监视按住按键的行为，因此我们需要自己解决该问题。
输入绑定有交互的概念，其中一项交互叫“Hold”。这项交互的作用是在按住按键的特定持续时间后触发动作，而在按住按钮时，它不会持续触发动作。
了解交互的更多内容：
https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.inputsystem@1.0/manual/Interactions.html#predefined-interactions
这个问题的解决方法很简单，我们只要把最后一行代码从OnMove()移动到FixedUpdate()中。
我们的代码如下所示：
public void OnMove(InputAction.CallbackContext context)
{
//读取输入系统发送的输入数值。
Vector2 value = context.ReadValue<Vector2>();
//把数值存为Vector3类型，确保在Z轴上移动Y输入。
_moveDirection = new Vector3(value.x, 0, value.y);
}
private void FixedUpdate()
{
//根据移动方向设置移动目标位置，该操作必须在此完成，因为输入系统没有逻辑来计算按住输入按键的事件。
_moveTarget += (transform.forward * _moveDirection.z + transform.right * _moveDirection.x) * Time.fixedDeltaTime * InternalMoveTargetSpeed;
}
进入运行模式后，我们的摄像机移动过程变得非常流畅，而且可以很好地处理方向变化，如下图所示。
添加缩放行为
添加缩放功能时，我们需要调整代码，使代码更简洁。这是因为摄像机需要能够根据当前缩放值，重新计算新的Y值和Z值。
首先，我们添加下列全局变量和UpdateCameraTarget()方法。
//缩放变量
private float _currentZoomAmount;
public float CurrentZoom
{
get => _currentZoomAmount;
private set
{
_currentZoomAmount = value;
UpdateCameraTarget();
}
}
private float _internalZoomSpeed = 4;
/// <summary>
/// 根据多个属性计算新的位置
/// </summary>
private void UpdateCameraTarget()
{
_cameraPositionTarget = (Vector3.up * LookOffset) + (Quaternion.AngleAxis(CameraAngle, Vector3.right) * Vector3.back) * _currentZoomAmount;
}
我们可以更新Start()方法，把CurrentZoom设为DefaultZoom的数值，而不是让脚本计算数值，代码如下所示。
void Start()
{
//存储对Camera Rig的引用
_actualCamera = GetComponentInChildren<Camera>();
//基于CameraAngle属性设置摄像机的旋转。
_actualCamera.transform.rotation = Quaternion.AngleAxis(CameraAngle, Vector3.right);
//基于Look Offset、Camera Angle和Default Zoom属性，设置摄像机的位置。这会确保我们观察正确的焦点。
CurrentZoom = DefaultZoom;
_actualCamera.transform.position = _cameraPositionTarget;
}
接下来，添加新的OnZoom()方法，更新LateUpdate()方法，使其基于新的缩放系数来移动_actualCamera的本地位置。
/// <summary>
/// 设置缩小和放大的逻辑。限制为最小值和最大值。
/// </summary>
/// <param name="context"></param>
public void OnZoom(InputAction.CallbackContext context)
{
if (context.phase != InputActionPhase.Performed)
{
return;
}
// 根据滚动方向调整当前缩放值，该值的大小限制为最大值和最小值之间。
CurrentZoom = Mathf.Clamp(_currentZoomAmount - context.ReadValue<Vector2>().y, ZoomMax, ZoomMin);
}
private void LateUpdate()
{
//把摄像机插补到新的移动目标位置。
transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, _moveTarget, Time.deltaTime * InternalMoveSpeed);
//根据新的缩放系数，移动_actualCamera的本地位置。
_actualCamera.transform.localPosition = Vector3.Lerp(_actualCamera.transform.localPosition, _cameraPositionTarget, Time.deltaTime * _internalZoomSpeed);
}
根据输入阶段的不同，事件的多个实例会以不同的状态发送。对于OnZoom()，如果处于Performed状态，我们只想处理读取数值的部分，因为这会确保我们不会得到扰乱逻辑的数值。如果没有这项检查，我们会在Started状态和Canceled状态处理两个以上的调用。
了解输入动作状态的更多内容：
https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.inputsystem@1.0/api/UnityEngine.InputSystem.InputActionPhase.html
现在我们要进行测试。通过关联Move事件的方法，把逻辑关联到输入系统：
在Camera_Zoom事件下，引用CameraController游戏对象，把事件设为CameraController.OnZoom。
运行项目，然后滚动鼠标滚轮。
我们发现，缩放值会在设置的最大缩放值和最小缩放值之间切换，而不是逐渐递增。这是因为滚动鼠标滚轮时，发送的输入值太大，每次滚动发出的Vector 2值都会是(0, 120)或(0, -120)。
为了实现缓慢地逐渐递增，我们的逻辑需要把数值归一化为(0, 1)或(0, -1)。为此，我们进行以下操作：
打开PlayerInputMapping资源，选中Camera_Zoom动作下的Scroll [Mouse]绑定。
在属性面板，单击Processors部分下的+按钮，选择Normalize Vector 2。
保存文件。
我们有许多实用的处理器可以应用到动作、控制和绑定，包括：为手柄输入指定空白区域数值。
了解更多不同事件类型及设置方法的内容：
https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.inputsystem@1.0/manual/Processors.html
如下图所示，现在我们会看到流畅的滚动行为。
添加旋转行为
摄像机的旋转过程由两步组成。首先，我们需要知道玩家是否在让摄像机旋转。这一步会监视玩家是否按下鼠标右键。如果按下了鼠标右键，我们会获取鼠标位置，告诉游戏应该朝什么方向旋转。
监视按钮操作非常简单，我们只需要读取某个浮点值是0（关闭）还是1（启用）即可。为此，我们要给脚本添加以下全局变量和OnRotateToggle()方法。
//旋转变量
private bool _rightMouseDown = false;
private const float InternalRotationSpeed = 4;
private Quaternion _rotationTarget;
private Vector2 _mouseDelta;
/// <summary>
/// 设置玩家是否按下鼠标右键。
/// </summary>
/// <param name="context"></param>
public void OnRotateToggle(InputAction.CallbackContext context)
{
_rightMouseDown = context.ReadValue<float>() == 1;
}
给脚本添加OnRotate()方法，该方法会在按下鼠标右键时，旋转摄像机。
/// <summary>
/// 如果玩家按下鼠标右键并移动鼠标，则设置旋转目标的Quaternion类数值。
/// </summary>
/// <param name="context"></param>
public void OnRotate(InputAction.CallbackContext context)
{
// 如果按下鼠标右键，我们会读取鼠标的_mouseDelta值。如果没有按下，我们会清零该值。
// 请注意：清零_mouseDelta值会避免在玩家朝某个方向快速移动鼠标时，发生“Death Spin”情况。
_mouseDelta = _rightMouseDown ? context.ReadValue<Vector2>() : Vector2.zero;
_rotationTarget *= Quaternion.AngleAxis(_mouseDelta.x * Time.deltaTime * RotationSpeed, Vector3.up);
}
最后，给LateUpdate()方法和Start()方法添加逻辑，让它们旋转摄像机。
void Start()
{
//存储对Camera Rig的引用
_actualCamera = GetComponentInChildren<Camera>();
//基于CameraAngle属性设置摄像机的旋转。
_actualCamera.transform.rotation = Quaternion.AngleAxis(CameraAngle, Vector3.right);
//基于Look Offset、Camera Angle和Default Zoom属性，设置摄像机的位置。这会确保我们观察正确的焦点。
CurrentZoom = DefaultZoom;
_actualCamera.transform.position = _cameraPositionTarget;
//设置初始旋转值。
_rotationTarget = transform.rotation;
}
private void LateUpdate()
{
//把Camera Rig插值到新的移动目标位置
transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, _moveTarget, Time.deltaTime * InternalMoveSpeed);
//根据新的缩放系数，移动_actualCamera的本地位置。
_actualCamera.transform.localPosition = Vector3.Lerp(_actualCamera.transform.localPosition, _cameraPositionTarget, Time.deltaTime * _internalZoomSpeed);
//根据新的目标，对Camera Rig的旋转进行球面插值。
transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, _rotationTarget, Time.deltaTime * InternalRotationSpeed);
}
根据新的方法，把逻辑关联到输入系统：
在Camera_Rotate事件下，引用CameraController游戏对象，把事件设为CameraController.OnRotate。
在Camera_Rotate_Toggle事件下，引用CameraController游戏对象，把事件设为CameraController.OnRotateToggle。
运行项目，按住鼠标右键并移动鼠标。
虽然此时看似正常运行，但我们为了更新旋转状态使用了过多的不必要调用。为了更好了解情况，我们要知道OnRotate()输入事件每帧会进行多少次调用。
我们会加入一些临时代码来展示次数。
// 创建新的全局变量。
private float _eventCounter;
// 添加以下代码到OnRotate方法的结尾。
// 该代码会在每次事件调用时，递增eventCounter值。
eventCounter += _rightMouseDown ? 1 : 0;
// 添加下面代码到LateUpdate方法的结尾。
// 由于LateUpdate方法会在每帧运行一次，因此它会记录事件在每帧调用的总次数，然后在下次检查时清空结果。
Debug.Log(eventCounter);
eventCounter = 0;
在运行代码并旋转摄像机时，我们可以看到每一帧都多次触发OnRotate()事件。
此外在一帧中，随着每次事件触发而发送的鼠标增量会逐渐增长。考虑到这一点，我们最好每帧应用一次最终增量值。
为此，把_rotationTarget *= Quaternion.AngleAxis(_mouseDelta.x * Time.deltaTime * RotationSpeed, Vector3.up); 代码从OnRotate()方法移动到LateUpdate()方法中。
private void LateUpdate()
{
//把Camera Rig插值到新的移动目标位置
transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, _moveTarget, Time.deltaTime * InternalMoveSpeed);
//根据新的缩放系数，移动_actualCamera的本地位置。
_actualCamera.transform.localPosition = Vector3.Lerp(_actualCamera.transform.localPosition, _cameraPositionTarget, Time.deltaTime * _internalZoomSpeed);
//根据鼠标增量位置和旋转速度，设置目标旋转。
_rotationTarget *= Quaternion.AngleAxis(_mouseDelta.x * Time.deltaTime * RotationSpeed, Vector3.up);
//根据新的目标，对Camera Rig的旋转进行球面插值。
transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, _rotationTarget, Time.deltaTime * InternalRotationSpeed);
}
大功告成，我们现在拥有了功能完善的摄像机，它能够在场景中通过使用新一代输入系统进行旋转、缩放和移动。我们可以在检视窗口通过调整RotationSpeed变量来增加速度。
小结
通过本文的学习，我们希望开发者能够熟练掌握好Unity新一代的输入系统。如果你有任何反馈，请访问Unity官方论坛：
https://forum.unity.com/forums/new-input-system.103
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直播时间：10月30日 20:00-21:00 （明晚！！！ ）
直播地址：
https://connect.unity.com/i/a8a694a6-4ffc-4f70-9db2-58ca02f98826
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