Unity直升机飞行HeliHell源码分析(1)-摄像机缓动跟踪

突然发现百度网盘里有一堆Unity小游戏Demo的源码，为了更好的学习这些内容，我决定以博客文章的形式记录我对这些源码的理解，同时方便一些像我这样的小白学习知识。今后，争取每一到两周就写一篇关于此的文章。
这篇文章从最简单的一个开始，这个源码包叫做HeliHell，unity商店有售，但已经好久不更新了。

效果预览

Demo包含一个简单的地形与一架UH1N直升机，运行后，使用鼠标控制直升机旋转、前进后退，使用方向键控制直升机升高降低，左右平移。点击下载:3wfg
Unity直升机飞行

所有知识点

鼠标、键盘方向键输入的获取
对Transform平移与旋转的理解
刚体组件与铰链关节的作用
摄像机缓动跟随的实现

脚本一览

导入资源包后，Scenes文件夹有一个Game场景，Scripts文件夹有7个JS脚本。场景中真正用到的脚本有6个，分别是heli-land,heli-physics,helileaves,heliSmoke,PropellerRotate,UberFollow。这些脚本的作用如下：

UberFollow:非常巧妙的摄像机跟踪;
heli-physics:飞机控制;
heli-land:飞机落地状态获取;
helileaves:粒子效果控制，起飞时地面的树叶;
heliSmoke:粒子效果控制，起飞时地面的烟;
PropellerRotate:旋翼与主轴的旋转。

为了方便，我将这些js脚本改写为了C#脚本。

UberFollow脚本

这个脚本是摄像机跟踪脚本。
原理：根据给定的偏移量在target下创建一个空物体focus,并在FixedUpdate中逐渐将摄像机向focus物体靠拢，直至二者坐标重合。其精髓在于如下五条语句：

Vector3 temp = Vector3.zero;
temp.x = (1.0f - distanceSmooth) * transform.position.x + distanceSmooth * focus.position.x;
temp.z = (1.0f - distanceSmooth) * transform.position.z + distanceSmooth * focus.position.z;
temp.y = (1.0f - heightSmooth) * transform.position.y + heightSmooth * focus.position.y;
transform.position = temp;
transform.LookAt(target);

作者在这里给定了两个Smooth平滑参数，我们只分析其中一个轴即可。

//以X轴为例
 temp.x = (1.0f - distanceSmooth) * transform.position.x + distanceSmooth * focus.position.x;

假设focus坐标不变，即Target没动，则focus.position可以视作一个定值，假设此时摄像机没有与focus的位置重合，且摄像机x坐标为0，distanceSmooth = 0.15，则根据FixedUpdate的次数，摄像机X坐标有如下计算结果。

//第一次：0                                                                 + first
//第二次：first * 0.85                                                      + first
//第三次：first * 0.85 * 0.85 + first * 0.85                                + first
//第四次：first * 0.85 * 0.85 *0.85 + first * 0.85 * 0.85 + first * 0.85    + first

看出什么了吗？我们不妨做一个计算：

//第二次 - 第一次 = first * 0.85;
//第三次 - 第二次 = first * 0.85 * 0.85；
//第四次 - 第三次 = first * 0.85 * 0.85 * 0.85;
//……
//易得，第N+1次 - 第N次 = first * 0.85^N.

根据我们总结的公式可知，摄像机每次FixedUpdate向前移动的增量都在持续减少,也就是说，摄像机的移动速度越来越慢，它拥有了一个缓动效果！
那么，摄像机在什么时候会停止运动呢？思考可得，当摄像机位置与focus位置重合时，等式可化简为如下形式

temp.x = (0.85 + 1.5) * focus.transform.x = foucus.transform.x；

此时，摄像机的位置便不会再改变。

推广到focus位置持续改变的情况，则可以将focus在某个时刻的位置视为不变，下一帧开始后，摄像机追了一下，但是没追上，并且这帧结束后focus的位置还增加了，那么我开始新的追逐好了，这个动态过程理解起来应该不难。最后，总有一刻你会停下，此时摄像机就会缓动的追上你。嗯，同样的，其他轴的原理也是这样。

看完这个脚本，我不禁感叹：这三条语句是多么地优美，这两个参数是多么地巧妙，这一个脚本是多么地精致。代码如诗，诗如代码。