Динамическая камера в 2D. Туториал.
В этой статье хочу рассказать о моей собственной реализации динамической камеры в моем понимании.
Задача: динамическая камера должна держаться середины между данными точками и изменять размеры области видимости для того, чтобы данные точки всегда были на экране. Движения камеры должны быть плавными.
Начнем с поиска середины. Середину удобнее всего получать с помощью среднего арифметического. Код:
Vector2 Center(List<Transform> transforms)
{
// Поиск средней точки через среднее арифметическое
float summX = 0;
float summY = 0;
foreach (var i in transforms)
{
summX += i.position.x;
summY += i.position.y;
}
return new Vector2(summX / transforms.Count, summY / transforms.Count);
}Ищем сумму абсцисс и ординат, делим на количество элементов в списке и возвращаем точку середины
Изменение области видимости. Поведение камеры писалось для игры CircleGuys. Там я использовал камеру с перспективной проекцией. По этой причине для увеличения масштаба камеры я менял значение FOV(field of view - англ. поле зрения). Но в 2Д играх зачастую используют камеру с ортографической проекцией, так что будем взаимодействовать с параметром Size. Измениять его будем относительно дистанции между точками фокуса
Для поиска дистанции мы можем применить соответствующую формулу из курса геометрии за 9 класс:
Но что делать, если количество точек больше двух? Легко, нам нужно будет найти точки с самой большой и с самой малой абсциссой и тоже самое с ординатой.
float GetDistance(List<Transform> transforms, float xFactor = 1f, float yFactor = 1f)
{
// Сортировка точек от большего к меньшему
List<Transform> trX = transforms.OrderBy(tr => tr.position.x).ToList();
List<Transform> trY = transforms.OrderBy(tr => tr.position.y).ToList();
// Модифицированная формула расстояния между точками
return Mathf.Sqrt(Mathf.Pow(trX[0].position.x - trX[trX.Count - 1].position.x, 2) * xFactor + Mathf.Pow((trY[0].position.y - trY[trY.Count-1].position.y) * yFactor, 2));
} Передается лист с точками и мы сортируем его абсциссы и ординаты по убыванию и подставляем значения в формулу. Формулу я модифицировал для того, чтобы можно было контролировать влияние абсциссы и ординаты на конечное число дистанции с помощью xFactor и yFactor (по умолчанию стоит 1 - без изменения)
Далее, получив расстояние, мы делим его на sizeRatio (Отношение. Подбирается вручную). Число, которое у нас получилось, является нужным нам значением области видимости. Далее в Update():
void Update()
{
CleanupFocus(); // Чистим список
Vector2 centered = Center(focusPoints); // Ищем центр
targetX = centered.x;
targetY = centered.y;
// Ищем расстоние меж крайними точками
distance = GetDistance(focusPoints, sizeFactorX, sizeFactorY);
// Получаем Size с помощью расстояния и отношения
targetSize = distance / sizeRatio;
// Применяем ограничения
if (targetSize > maxSize & maxSize != 0) targetSize = maxSize;
if (targetSize < minSize & minSize != 0) targetSize = minSize;
// Плавно меняем будущие координаты камеры
float x = Mathf.Lerp(transform.position.x, targetX, Time.deltaTime * movingSpeedX);
float y = Mathf.Lerp(transform.position.y, targetY, Time.deltaTime * movingSpeedY);
// Плавно меняем будущий размер
_camera.orthographicSize = Mathf.Lerp(_camera.orthographicSize, targetSize, Time.deltaTime * movingSpeedSize);
// Передаем координаты
Vector3 xyz = new Vector3(x,y, transform.position.z);
transform.position = xyz;
}
void CleanupFocus()
{
// Отчистка списка от недоступных точек
focusPoints = focusPoints.Where(tr => tr != null).ToList();
} Метод CleanupFocus() нужен для отчистки листа от трансформов, которых уже нету (x == null). Далее идет получение середины, после поиск расстояния, вычисление значения области видимости, применение ограничений для области видимости. Далее плавное изменение x, y и size через метод линейной интерполяции (Lerp который). И в конце передача значений в камеру.
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using UnityEngine;
public class cameraPos : MonoBehaviour
{
// Мои настройки могут не подойти, настройте сами
[SerializeField] private float movingSpeedX = 10; // Плавность камеры по Х
[SerializeField] private float movingSpeedY = 2.5f; // Плавность камеры по У
[SerializeField] private float movingSpeedSize = 2.5f; // Плавность изменения области видимости камеры
[SerializeField] private float sizeRatio = 1.15f; // Отношение дистанции к области видимости (Distance/Size)
[SerializeField] private float sizeFactorX = 1f; // Множитель влияния Х на дистанцию
[SerializeField] private float sizeFactorY = 2f; // Множитель влияния У на дистанцию
// Ограничения по размеру видимой области
[Header("Limits")]
[SerializeField] private float minSize = 10f;
[SerializeField] private float maxSize = 20f;
// Список точек фокуса
[Header("Focus points")]
[SerializeField] private List<Transform> focusPoints;
private float distance;
private float targetSize;
private Camera _camera;
private float targetX;
private float targetY;
private void Awake()
{
_camera = GetComponent<Camera>(); // Получение обьекта камеры
}
public void AddFocusPoint(Transform tr) // Метод для добавления точек фокуса из кода
{
focusPoints.Add(tr);
}
public void RemoveFocusPoint(Transform tr) // Метод для удаления точек фокуса из кода
{
focusPoints.RemoveAll(element => element == tr);
}
void Update()
{
CleanupFocus(); // Чистим список
Vector2 centered = Center(focusPoints); // Ищем центр
targetX = centered.x;
targetY = centered.y;
// Ищем расстоние меж крайними точками
distance = GetDistance(focusPoints, sizeFactorX, sizeFactorY);
// Получаем Size с помощью расстояния и отношения
targetSize = distance / sizeRatio;
// Применяем ограничения
if (targetSize > maxSize & maxSize != 0) targetSize = maxSize;
if (targetSize < minSize & minSize != 0) targetSize = minSize;
// Плавно меняем будущие координаты камеры
float x = Mathf.Lerp(transform.position.x, targetX, Time.deltaTime * movingSpeedX);
float y = Mathf.Lerp(transform.position.y, targetY, Time.deltaTime * movingSpeedY);
// Плавно меняем будущий размер
_camera.orthographicSize = Mathf.Lerp(_camera.orthographicSize, targetSize, Time.deltaTime * movingSpeedSize);
// Передаем координаты
Vector3 xyz = new Vector3(x,y, transform.position.z);
transform.position = xyz;
}
void CleanupFocus()
{
// Отчистка списка от недоступных точек
focusPoints = focusPoints.Where(tr => tr != null).ToList();
}
Vector2 Center(List<Transform> transforms)
{
// Поиск средней точки через среднее арифметическое
float summX = 0;
float summY = 0;
foreach (var i in transforms)
{
summX += i.position.x;
summY += i.position.y;
}
return new Vector2(summX / transforms.Count, summY / transforms.Count);
}
float GetDistance(List<Transform> transforms, float xFactor = 1f, float yFactor = 1f)
{
// Сортировка точек от большего к меньшему
List<Transform> trX = transforms.OrderBy(tr => tr.position.x).ToList();
List<Transform> trY = transforms.OrderBy(tr => tr.position.y).ToList();
// Модифицированная формула расстояния между точками
return Mathf.Sqrt(Mathf.Pow(trX[0].position.x - trX[trX.Count - 1].position.x, 2) * xFactor + Mathf.Pow((trY[0].position.y - trY[trY.Count-1].position.y) * yFactor, 2));
}
}