[游戏开发]Unity 世界坐标、屏幕坐标、UGUI 坐标 相互转换

Unity 世界坐标、屏幕坐标、UGUI 坐标 相互转换

坐标转换是游戏开发过程中必不可少的环节
看下图 世界坐标、屏幕坐标、UI 坐标 三种坐标系的转换过程，此文章中的 UI 坐标特指 UGUI 坐标

从上图可以看到，世界坐标 和 UI 坐标 需要通过 屏幕坐标作为中间转换媒介
世界坐标 -> 屏幕坐标 -> UI 坐标
UI 坐标 -> 屏幕坐标 -> 世界坐标

屏幕坐标为 从屏幕左下角开始 坐标为 Vector2 (0, 0),
右上角结束坐标为 Vector2(Screen.width, Screen.height)

关于屏幕的坐标还有一个视口坐标 (Viewport)
视口坐标为 从屏幕左下角开始 坐标为 Vector2 (0, 0),
右上角结束坐标为 Vector2(1, 1)
本篇省略 视口坐标的转换

代码如下

首先提供一个获取 UI 摄像机的方法
UGUI 中 Canvas 的 renderMode 分为
RenderMode.ScreenSpaceOverlay、
RenderMode.ScreenSpaceCamera、
RenderMode.WorldSpace

其中 RenderMode.ScreenSpaceOverlay 不需要摄像机，其他两种需要摄像机，所以 UIManager 类需要根据 renderMode 类型处理 UICamera 的获取

public class UIManager : MonoBehaviour
{
    public static UIManager Instance;
    public Camera UICamera;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Instance = this;
        Canvas canvas = GameObject.Find("Canvas").GetComponent<Canvas>();
        if (   canvas.renderMode == RenderMode.ScreenSpaceCamera
            || canvas.renderMode == RenderMode.WorldSpace)
        {
            UICamera = canvas.worldCamera;
        }
        else if (canvas.renderMode == RenderMode.ScreenSpaceOverlay)
        {
            UICamera = null;
        }
    }

    public static UIManager GetInstance()
    {
        return Instance;
    }
}

using UnityEngine;

public class PositionConvert
{

    /// <summary>
    /// 世界坐标转换为屏幕坐标
    /// </summary>
    /// <param name="worldPoint">屏幕坐标</param>
    /// <returns></returns>
    public static Vector2 WorldPointToScreenPoint(Vector3 worldPoint)
    {
        // Camera.main 世界摄像机
        Vector2 screenPoint = Camera.main.WorldToScreenPoint(worldPoint);
        return screenPoint;
    }

    /// <summary>
    /// 屏幕坐标转换为世界坐标
    /// </summary>
    /// <param name="screenPoint">屏幕坐标</param>
    /// <param name="planeZ">距离摄像机 Z 平面的距离</param>
    /// <returns></returns>
    public static Vector3 ScreenPointToWorldPoint(Vector2 screenPoint, float planeZ)
    {
        // Camera.main 世界摄像机
        Vector3 position = new Vector3(screenPoint.x, screenPoint.y, planeZ);
        Vector3 worldPoint = Camera.main.ScreenToWorldPoint(position);
        return worldPoint;
    }

    / 
    // RectTransformUtility.WorldToScreenPoint
    // RectTransformUtility.ScreenPointToWorldPointInRectangle
    // RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle
    // 上面三个坐标转换的方法使用 Camera 的地方
    // 当 Canvas renderMode 为 RenderMode.ScreenSpaceCamera、RenderMode.WorldSpace 时 传递参数 canvas.worldCamera
    // 当 Canvas renderMode 为 RenderMode.ScreenSpaceOverlay 时 传递参数 null
    
    // UI 坐标转换为屏幕坐标
    public static Vector2 UIPointToScreenPoint(Vector3 worldPoint)
    {
        // RectTransform：target
        // worldPoint = target.position;
        Camera uiCamera = UIManager.GetInstance().UICamera;

        Vector2 screenPoint = RectTransformUtility.WorldToScreenPoint(uiCamera, worldPoint);
        return screenPoint;
    }

    // 屏幕坐标转换为 UGUI 坐标
    public static Vector3 ScreenPointToUIPoint(RectTransform rt, Vector2 screenPoint)
    {
        Vector3 globalMousePos;
        //UI屏幕坐标转换为世界坐标
        Camera uiCamera = UIManager.GetInstance().UICamera;

        // 当 Canvas renderMode 为 RenderMode.ScreenSpaceCamera、RenderMode.WorldSpace 时 uiCamera 不能为空
        // 当 Canvas renderMode 为 RenderMode.ScreenSpaceOverlay 时 uiCamera 可以为空
        RectTransformUtility.ScreenPointToWorldPointInRectangle(rt, screenPoint, uiCamera, out globalMousePos);
        // 转换后的 globalMousePos 使用下面方法赋值
        // target 为需要使用的 UI RectTransform
        // rt 可以是 target.GetComponent<RectTransform>(), 也可以是 target.parent.GetComponent<RectTransform>()
        // target.transform.position = globalMousePos;
        return globalMousePos;
    }

    // 屏幕坐标转换为 UGUI RectTransform 的 anchoredPosition
    public static Vector2 ScreenPointToUILocalPoint(RectTransform parentRT, Vector2 screenPoint)
    {
        Vector2 localPos;
        Camera uiCamera = UIManager.GetInstance().UICamera;

        RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle(parentRT, screenPoint, uiCamera, out localPos);
        // 转换后的 localPos 使用下面方法赋值
        // target 为需要使用的 UI RectTransform
        // parentRT 是 target.parent.GetComponent<RectTransform>()
        // 最后赋值 target.anchoredPosition = localPos;
        return localPos;
    }

}

使用方法如下

世界坐标 -> 屏幕坐标

    GameObject go = GameObject.Find("GO");
    Vector2 screenPoint = PositionConvert.WorldPointToScreenPoint(go.transform.position);

屏幕坐标-> 世界坐标

    Vector2 screenPoint = new Vector2(100, 100);
    // 距离摄像机 Z 轴方向距离为 10
    float planeZ = 10; 
    Vector3 worldPoint = PositionConvert.ScreenPointToWorldPoint(screenPoint, planeZ);

UI 坐标 -> 屏幕坐标

    // 获取 UGUI 组件 transform
    Transform dst = GameObject.Find("Canvas/Panel/Image").transform;
    // 将 UI transform.position 坐标转换为屏幕坐标
    Vector2 screenPoint = PositionConvert.UIPointToScreenPoint(dst.position);

屏幕坐标 -> UI 坐标 方法一

    GameObject target = GameObject.Find("Canvas/Panel1/target");
    RectTransform rt = target.GetComponent<RectTransform>();

    // 将屏幕坐标转换为 UI transform.position
    Vector3 uiPoint = PositionConvert.ScreenPointToUIPoint(rt, screenPoint);
    target.transform.position = uiPoint;

屏幕坐标 -> UI 坐标 方法二

    GameObject target = GameObject.Find("Canvas/Panel1/target");
    RectTransform targetRt = target.GetComponent<RectTransform>();

    // target Parent
    Transform parent = target.transform.parent;
    RectTransform parentRt = parent.GetComponent<RectTransform>();

    // 将屏幕坐标转换为 UI transform.position
    Vector3 uiPoint = PositionConvert.ScreenPointToUILocalPoint(parentRt, screenPoint);
    targetRt.anchoredPosition = uiPoint;

代码中注释比较详细，就不细说了，使用上面方法，无论 Canvas 的 renderMode 使用哪种类型，代码执行结果都是正确的

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