Unity中的坐标转换

一：Unity中的四种坐标系

——世界坐标(World Space)

世界坐标很好理解，它是一个3D坐标。就是游戏物体在你创造世界中的坐标。transfrom.position获得的是物体相对于世界坐标的位置，transfrom.localPosition获得的是物体相对于父物体坐标的位置

模型Mesh保存的顶点坐标均为局部坐标系下的坐标

——屏幕坐标(Screen Space)

屏幕坐标是以像素来定义的，与分辨率有关，例如分辨率为1280*720的屏幕则Screen.width为1280，Screen.height为720。

Screen.width = Camera.main.pixelWidth和Screen.height = Camera.main.pixelHeight只有在相机视口坐标是整个屏幕时才满足。所以不难看出Screen.width是屏幕的分辨率即屏幕的宽度， 而Camera.main.pixelWidth是相机的视口像素大小，也可以理解为相机视口的像素宽度。

屏幕的左下角坐标为(0 , 0)，右上角为(Screen.width , Screen.height)，z轴坐标是相机的世界坐标中z轴的负值

我们常用的Input.mousePosition和移动端的Input.GetTouch(0).position都是获得的光标在屏幕坐标的位置

——视口坐标(Viewport Space)

视口坐标系其实就是将屏幕坐标系单位化

视口坐标的左下角为(0 , 0)，右上角为(1 , 1)，z轴坐标是相机的世界坐标中z轴的负值

可用于制作分屏游戏

——GUI坐标

只作了解就好

它的原点在左上角为(0,0)，右下角坐标为(Screen.width, Screen.height)， 因为这是一个二维的坐标系，所以坐标z的值永远都为0

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二：各种坐标转换

——InverseTransformPoint和TransformPoin

例如物体A的世界坐标坐标为(1，2，3)，物体B的世界坐标为（2，2，2），现在需要计算物体B相对于物体A的局部坐标，则应该使用A.transform.InverseTransformPoint(B)

——屏幕坐标转世界坐标

Vector3 mousePos = Input.mousePosition;
Vector3 screenToWorld = Camera.main.ScreenToWorldPoint(new Vector3(mousePos.x, mousePos.y, -Camera.main.transform.position.z));
Debug.Log(screenToWorld);

——世界坐标转屏幕坐标

Vector3 worldToScreen = Camera.main.WorldToScreenPoint(transform.position);
Debug.Log(worldToScreen);

——屏幕坐标转视口坐标

Vector3 mousePos = Input.mousePosition;
Vector3 screenToViewport = Camera.main.ScreenToViewportPoint(mousePos);
Debug.Log(screenToViewport);
 

——视口坐标转屏幕坐标

Vector3 viewportToScreen = Camera.main.ViewportToScreenPoint(new Vector3(1, 1, 0));
Debug.Log(viewportToScreen);

——世界坐标转视口坐标

Vector3 worldToViewport = Camera.main.WorldToViewportPoint(transform.position);
Debug.Log(worldToViewport);

——视口坐标转世界坐标

 Vector3 viewportToWord = Camera.main.ViewportToWorldPoint(new Vector3(1, 1, -Camera.main.transform.position.z));
 Debug.Log(viewportToWord);

——屏幕坐标转UI坐标

Vector2 mousePos;
RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle(transform.parent.GetComponent<RectTransform>(), Input.mousePosition, null, out mousePos);
Debug.Log(mousePos);

1.Canvas的RenderMode为Overlay时，cam参数应该为NULL。

2.rect必须为直接父物体

任何一个坐标转世界坐标时，z的参数都应该为相机在世界坐标中z的负值

从世界坐标转到任何一个坐标时，计算出的z值都是相机的世界坐标中z轴的负值

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三：屏幕坐标转世界坐标时为什么要使用-Camera.transform.position.z

任何一个坐标转世界坐标时的z值，可以理解为离相机的距离。其实是把屏幕坐标投影到相机的视锥体平面上，如果z的值为0，则相当于投影到了相机的近平面上，但是近平面的最小值为0.01，所以在进行屏幕坐标转世界坐标时，屏幕坐标的z值不能为0(注意Input.mousePosition的z值为0)

而且随着z的值越来越大，投影到的平面也会越来越大，x和y的值也会越来越大

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四：坐标转换的工具类

using UnityEngine;
 
/// <summary>
/// 坐标转换的工具类
/// </summary>
public class CoordinateTransUtility : MonoBehaviour
{
    /// <summary>
    /// 世界坐标转屏幕坐标
    /// </summary>
    /// <param name="worldPos">世界坐标的位置</param>
    /// /// <param name="camera">相机</param>
    /// <returns>转换后的屏幕坐标</returns>
    public static Vector3 WorldToScreen(Vector3 worldPos, Camera camera = null)
    {
        if (camera == null)
        {
            camera = Camera.main;
        }
        Vector3 v = camera.WorldToScreenPoint(worldPos);
        return v;
    }
 
    /// <summary>
    /// 屏幕坐标转世界坐标
    /// </summary>
    /// <param name="screenPos">屏幕坐标位置</param>
    /// <param name="camera">相机</param>
    /// <returns>转换后的世界坐标</returns>
    public static Vector3 ScreenToWorld(Vector3 screenPos, Camera camera = null)
    {
        if (camera == null)
        {
            camera = Camera.main;
        }
        Vector3 _screenPos = new Vector3(screenPos.x, screenPos.y, -camera.transform.position.z);
        Vector3 v = camera.ScreenToWorldPoint(_screenPos);
        return v;
    }
 
    /// <summary>
    /// 世界坐标转视口坐标
    /// </summary>
    /// <param name="worldPos">世界坐标的位置</param>
    /// <param name="camera">相机</param>
    /// <returns>转换后的视口坐标</returns>
    public static Vector3 WorldToViewport(Vector3 worldPos, Camera camera = null)
    {
        if (camera == null)
        {
            camera = Camera.main;
        }
        Vector3 v = camera.WorldToViewportPoint(worldPos);
        return v;
    }
 
    /// <summary>
    /// 视口坐标转世界坐标
    /// </summary>
    /// <param name="viewportPos">视口坐标的位置</param>
    /// <param name="camera">相机</param>
    /// <returns>转换后的世界坐标</returns>
    public static Vector3 ViewportToWorld(Vector3 viewportPos, Camera camera = null)
    {
        if (camera == null)
        {
            camera = Camera.main;
        }
        Vector3 _viewportPos = new Vector3(viewportPos.x, viewportPos.y, -camera.transform.position.z);
        Vector3 v = camera.ViewportToWorldPoint(_viewportPos);
        return v;
    }
 
    /// <summary>
    /// 屏幕坐标转视口坐标
    /// </summary>
    /// <param name="screenPos">屏幕坐标的位置</param>
    /// <param name="camera">相机</param>
    /// <returns>转换后的视口坐标</returns>
    public static Vector3 ScreenToViewport(Vector3 screenPos, Camera camera = null)
    {
        if (camera == null)
        {
            camera = Camera.main;
        }
        Vector3 v = camera.ScreenToViewportPoint(screenPos);
        return v;
    }
 
    /// <summary>
    /// 视口坐标转屏幕坐标
    /// </summary>
    /// <param name="viewportPos">视口坐标的位置</param>
    /// <param name="camera">相机</param>
    /// <returns>转换后的屏幕坐标</returns>
    public static Vector3 ViewportToScreen(Vector3 viewportPos, Camera camera = null)
    {
        if (camera == null)
        {
            camera = Camera.main;
        }
        Vector3 v = camera.ViewportToScreenPoint(viewportPos);
        return v;
    }
 
    /// <summary>
    /// 屏幕坐标转UI坐标
    /// </summary>
    /// <param name="rect">RectTransform组件</param>
    /// <param name="screenPos">屏幕坐标的位置</param>
    /// <param name="camera">相机</param>
    /// <returns>转换后的UI坐标</returns>
    public static Vector3 ScreenToUI(RectTransform rect, Vector3 screenPos, Camera camera = null)
    {
        Vector2 uiPos;
        RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle(rect, screenPos, camera, out uiPos);
        return uiPos;
    }
}