Unity UI或3d场景(跟随手机陀螺仪)的晃动效果
需求
当游戏显示3d场景及其UI的时候。玩家左右晃动手机的时候,UI界面会随之左右偏移。上下晃动的时候,3D场景会随之上下偏移。手机停止晃动的时候,如若偏移的UI或场景,停顿一会后自动恢复到初始默认位置。
github:https://github.com/luckyWjr/Demo
分析
首先本文功能应对的是横屏游戏(竖屏游戏的话也差不多一样,大家自己拓展下),假设当我们拿起手机玩游戏,手机会有四个部位,分别为左手拿的左手边和右手拿的右边,以及屏幕内容的上方和下方(下文中会用左手边,右手边,上方,下方来描述)。每个部位的倾斜都会造成UI或场景的偏移效果
我们可以先用一个枚举来定义这四个部位的倾斜情况
public enum EGyroType
{NoRotate,//不旋转ToUp,//手机下方向上倾斜ToDown,//手机下方向下倾斜ToLeft,//左手边向下倾斜ToRight,//右手边向下倾斜
}
接着我们可以使用Unity的陀螺仪接口Input.gyro的一些属性,来判断当前手机的倾斜状态,Gyroscope有如下属性:
rotationRate |
Returns rotation rate as measured by the device's gyroscope. 返回设备陀螺仪测量的旋转速率。 |
rotationRateUnbiased |
Returns unbiased rotation rate as measured by the device's gyroscope. 返回由设备陀螺仪测量的无偏旋转速率。 |
gravity |
Returns the gravity acceleration vector expressed in the device's reference frame. 返回在设备参考帧的重力加速度。 |
userAcceleration |
Returns the acceleration that the user is giving to the device. 返回用户提供 给设备的加速度。 |
attitude | Returns the attitude of the device. 返回设备的姿态。 |
enabled | Sets or retrieves status of this gyroscope. 设置或检索该陀螺仪的状态。 |
updateInterval |
Sets or retrieves gyroscope interval in seconds. 设置或检索该陀螺仪的间隔,以秒为单位。 |
我用到enabled和gravity两个属性,enabled用于打开或者关闭陀螺仪功能,而gravity返回的是一个Vector3变量,具体情况对应的返回值,通过打印Log在android手机上显示如下(横屏游戏,纪录了某种情况下的某个不特定的角度的gravity值):
当手机横着屏幕朝上水平放置在桌上的时候,返回值为:(0.0, 0.0, -1.0)
上下倾斜:
当手机下方向上倾斜时,某个角度(转角小于90度)的返回值为:(0.0, 0.4, -0.9),角度再大的话屏幕的内容会翻转过来。
当手机下方向下倾斜时,某个角度(转角小于90度)的返回值为:(0.0, -0.5, -0.9),转角为90度时:(0.0, -1.0, 0.0),转角在90度到180度中时:(0.0, -0.8, 0.6),180度时即屏幕正朝下为:(0.0, 0.0, 1.0),若角度再大一点为:(0.0, 0.3, 0.9),直至屏幕内容翻转过来。
我们可以发现
1.当 z < 0 , y > 0:当y的值变大则为ToUp,变小则为ToDown
2.当 z < 0 , y < 0:当y的值变大则为ToUp,变小则为ToDown
3.当 z > 0 , y < 0:当y的值变大则为ToDown,变小则为ToUp
4.当 z > 0 , y > 0:当y的值变大则为ToDown,变小则为ToUp
5.当 z < 0 变为 z > 0,则为ToDown,反之则为ToUp
前四条总结下来就是,当 z < 0,y的值变大则为ToUp,变小则为ToDown。当 z > 0,y的值变大则为ToDown,变小则为ToUp
左右倾斜:
当手机左手边向下倾斜时,某个角度(转角小于90度)的返回值为:(-0.2, 0.0, -1.0),转角为90度时:(-1.0, 0.0, 0.0),转角在90度到180度中时:(-0.6, 0.0, 0.8)
当手机右手边向下倾斜时,某个角度(转角小于90度)的返回值为:(0.6, 0.0, -0.8),转角为90度时:(1.0, 0.0, 0.0),转角在90度到180度中时:(0.8, 0.0, 0.5)
可以总结出
1.当 z < 0 , x < 0:当x的值变小则为ToLeft,变大则为ToRight
2.当 z > 0 , x < 0:当x的值变大则为ToLeft,变小则为ToRight
3.当 z < 0 , x > 0:当x的值变大则为ToRight,变小则为ToLeft
4.当 z > 0 , x > 0:当x的值变小则为ToRight,变大则为ToLeft
即,当 z < 0,x的值变小则为ToLeft,变大则为ToRight。当 z > 0,x的值变大则为ToLeft,变小则为ToRight
5.当 z < 0 变为 z > 0,若 x < 0 则为ToLeft,否则则为ToRight
6.当 z > 0 变为 z < 0,若 x < 0 则为ToRight,否则则为ToLeft
然后我们可以根据这些性质推断出手机的当前状态,然后去执行我们想要执行的操作。
根据需求,无论是移动物体,还是转动摄像机来达到偏移的效果,都会有一个最大偏移值,偏移速度,不转动的时候等待的一个间隔时间,这几个参数需要设置。
具体实现
首先我们写一个脚本GyroManager,挂载在场景的一个GameObject上(也可以处理成为单例,在别处调用里面的Start,Update方法),用来每帧检测当前的手机状态,并调用对应状态的注册事件。
using System;
using UnityEngine;public enum EGyroType
{NoRotate,//不旋转ToUp,//手机下方向上倾斜ToDown,//手机下方向下倾斜ToLeft,//左手边向下倾斜ToRight,//右手边向下倾斜
}public class GyroManager : MonoBehaviour
{Gyroscope mGyro;//陀螺仪Vector2 mCurrentLandscapeGyroValue, mCurrentPortraitGyroValue;//当前的水平垂直的gravity值Vector2 mLastLandscapeGyroValue, mLastPortraitGyroValue;//上一次的水平垂直的gravity值public EGyroType LandscapeEGyroType, PortraitEGyroType;//手机的水平垂直状态float mPrecision = 0.015f;//精度,若前后两次gravity值在精度内,则认为当前没有旋转public int LandscapeGyroDifference, PortraitGyroDifference;//模拟的一个旋转速度,gravity值差异越大,则该值越大bool mIsEnable;//是否开启陀螺仪private void Start(){mGyro = Input.gyro;SetGyroEnable(true);}//每种状态下需要执行的事件public Action LandscapeTransToDefault;public Action<int> LandscapeTransToAdd;public Action<int> LandscapeTransToReduce;public Action PortraitTransToDefault;public Action<int> PortraitTransToAdd;public Action<int> PortraitTransToReduce;public void ResetLandscape(){LandscapeEGyroType = EGyroType.NoRotate;SetLandScapeValue();mLastLandscapeGyroValue = mCurrentLandscapeGyroValue;LandscapeGyroDifference = 0;}public void ResetPortrait(){PortraitEGyroType = EGyroType.NoRotate;SetPortraitValue();mLastPortraitGyroValue = Vector2.zero;PortraitGyroDifference = 0;}void Update(){if (mIsEnable){GetEGyroType();//根据解析出来的手机状态,执行对应事件if (LandscapeEGyroType == EGyroType.ToLeft){LandscapeTransToReduce?.Invoke(LandscapeGyroDifference);}else if (LandscapeEGyroType == EGyroType.ToRight){LandscapeTransToAdd?.Invoke(LandscapeGyroDifference);}else{LandscapeTransToDefault?.Invoke();}if (PortraitEGyroType == EGyroType.ToDown){PortraitTransToReduce?.Invoke(PortraitGyroDifference);}else if (PortraitEGyroType == EGyroType.ToUp){PortraitTransToAdd?.Invoke(PortraitGyroDifference);}else{PortraitTransToDefault?.Invoke();}}}//开启或关闭陀螺仪public void SetGyroEnable(bool isEnable){if (mIsEnable != isEnable){mIsEnable = isEnable;ResetLandscape();ResetPortrait();mGyro.enabled = isEnable;}}//解析当前手机状态public void GetEGyroType(){SetLandScapeValue();//Landscapeif (IsEquals(mCurrentLandscapeGyroValue.x, mLastLandscapeGyroValue.x, true)){LandscapeEGyroType = EGyroType.NoRotate;LandscapeGyroDifference = 0;}else{LandscapeGyroDifference = (int)(Mathf.Abs(mCurrentLandscapeGyroValue.x - mLastLandscapeGyroValue.x) * 60);if (mCurrentLandscapeGyroValue.y < 0 && mLastLandscapeGyroValue.y < 0){//当 z < 0,x的值变小则为ToLeft,变大则为ToRightif (mCurrentLandscapeGyroValue.x < mLastLandscapeGyroValue.x){LandscapeEGyroType = EGyroType.ToLeft;}else{LandscapeEGyroType = EGyroType.ToRight;}}else if (mCurrentLandscapeGyroValue.y > 0 && mLastLandscapeGyroValue.y > 0){//当 z > 0,x的值变大则为ToLeft,变小则为ToRightif (mCurrentLandscapeGyroValue.x < mLastLandscapeGyroValue.x){LandscapeEGyroType = EGyroType.ToRight;}else{LandscapeEGyroType = EGyroType.ToLeft;}}else{if (mCurrentLandscapeGyroValue.y < mLastLandscapeGyroValue.y){//当 z < 0 变为 z > 0,若 x < 0 则为ToLeft,否则则为ToRightif (mCurrentLandscapeGyroValue.x > 0){LandscapeEGyroType = EGyroType.ToLeft;}else{LandscapeEGyroType = EGyroType.ToRight;}}else{//当 z > 0 变为 z<0,若 x< 0 则为ToRight,否则则为ToLeftif (mCurrentLandscapeGyroValue.x < 0){LandscapeEGyroType = EGyroType.ToLeft;}else{LandscapeEGyroType = EGyroType.ToRight;}}}}mLastLandscapeGyroValue = mCurrentLandscapeGyroValue;SetPortraitValue();//Portraitif (IsEquals(mCurrentPortraitGyroValue.x, mLastPortraitGyroValue.x, false)){PortraitEGyroType = EGyroType.NoRotate;PortraitGyroDifference = 0;}else{PortraitGyroDifference = (int)(Mathf.Abs(mCurrentPortraitGyroValue.x - mLastPortraitGyroValue.x) * 60);if (mCurrentPortraitGyroValue.y < 0 && mLastPortraitGyroValue.y < 0){//当 z< 0,y的值变大则为ToUp,变小则为ToDownif (mCurrentPortraitGyroValue.x < mLastPortraitGyroValue.x){PortraitEGyroType = EGyroType.ToDown;}else{PortraitEGyroType = EGyroType.ToUp;}}else if (mCurrentPortraitGyroValue.y > 0 && mLastPortraitGyroValue.y > 0){//当 z > 0,y的值变大则为ToDown,变小则为ToUpif (mCurrentPortraitGyroValue.x < mLastPortraitGyroValue.x){PortraitEGyroType = EGyroType.ToUp;}else{PortraitEGyroType = EGyroType.ToDown;}}else{//当 z<0 变为 z > 0,则为ToDown,反之则为ToUpif (mCurrentPortraitGyroValue.y < mLastPortraitGyroValue.y){//>0 变 <0PortraitEGyroType = EGyroType.ToUp;}else{PortraitEGyroType = EGyroType.ToDown;}}}mLastPortraitGyroValue = mCurrentPortraitGyroValue;}//读取gravity值public void SetLandScapeValue(){mCurrentLandscapeGyroValue.x = mGyro.gravity.x;mCurrentLandscapeGyroValue.y = mGyro.gravity.z;}public void SetPortraitValue(){mCurrentPortraitGyroValue.x = mGyro.gravity.y;mCurrentPortraitGyroValue.y = mGyro.gravity.z;}//前后两次是否相等bool IsEquals(float a, float b, bool isLandscape){if ((isLandscape && LandscapeEGyroType == EGyroType.NoRotate) || (!isLandscape && PortraitEGyroType == EGyroType.NoRotate)){if (Mathf.Abs(a - b) < 0.025f){return true;}}if (Mathf.Abs(a - b) < mPrecision){return true;}return false;}
}
接着我们写个脚本GyroBase用于挂载在需要根据手机状态偏移的组件上,用于设置偏移的参数,以及对应状态下计算偏移的量
using System;
using UnityEngine;public class GyroBase
{public float MaxValue;//最大偏移值public float DefaultValue;//初始位置float mCurrentValue;//当前偏移量public float Speed;//速度public float DuringTime;//等待间隔float mCurrentDuringTime;//当前时间间隔public Action<float> ValueChanged;//偏移事件public GyroManager mManager;float mBackSpeed;//回弹速度(一个减速过程)float BackSpeed{get{if (mBackSpeed > mMinSpeed){mBackSpeed = Mathf.Max(mBackSpeed - Speed * mDeltaTime, mMinSpeed);}return mBackSpeed;}}float mMinSpeed;//最小速度float mDeltaTime;//Time.deltaTimebool mIsLandScape;//检测手机水平转动还是垂直转动bool mIsResetBackProperty = false;//初始化赋值public void Init(float maxValue, float defaultValue, float speed, float duringTime, bool isLandscape, Action<float> action){MaxValue = maxValue;DefaultValue = defaultValue;Speed = speed;DuringTime = duringTime;mMinSpeed = Speed * 0.2f;mCurrentValue = DefaultValue;mIsLandScape = isLandscape;if (mIsLandScape){mManager.LandscapeTransToDefault += TransToDefault;mManager.LandscapeTransToAdd += TransToAdd;mManager.LandscapeTransToReduce += TransToReduce;}else{mManager.PortraitTransToDefault += TransToDefault;mManager.PortraitTransToAdd += TransToAdd;mManager.PortraitTransToReduce += TransToReduce;}ValueChanged = action;}//事件清除public void Clear(){if (mIsLandScape){mManager.LandscapeTransToDefault -= TransToDefault;mManager.LandscapeTransToAdd -= TransToAdd;mManager.LandscapeTransToReduce -= TransToReduce;}else{mManager.PortraitTransToDefault -= TransToDefault;mManager.PortraitTransToAdd -= TransToAdd;mManager.PortraitTransToReduce -= TransToReduce;}}//重设回弹参数void ResetBackProperty(){if (!mIsResetBackProperty){mIsResetBackProperty = true;mBackSpeed = Speed * 0.8f;mCurrentDuringTime = 0;}}//手机没转动的时候,超过间隔时间则减速回弹至默认位置void TransToDefault(){mIsResetBackProperty = false;mDeltaTime = Time.deltaTime;mCurrentDuringTime += mDeltaTime;if (mCurrentDuringTime > 1){ValueToDefault();ValueChanged?.Invoke(mCurrentValue);}}//偏移增加void TransToAdd(int difference){ResetBackProperty();ValueAddSpeed(difference);ValueChanged?.Invoke(mCurrentValue);}//偏移减小void TransToReduce(int difference){ResetBackProperty();ValueReduceSpeed(difference);ValueChanged?.Invoke(mCurrentValue);}void ValueToDefault(){if (mCurrentValue > DefaultValue){mCurrentValue = Mathf.Max(mCurrentValue - BackSpeed * mDeltaTime, DefaultValue);}else if (mCurrentValue < DefaultValue){mCurrentValue = Mathf.Min(mCurrentValue + BackSpeed * mDeltaTime, DefaultValue);}}void ValueAddSpeed(int difference){if (mCurrentValue < DefaultValue + MaxValue){mCurrentValue = Mathf.Min(mCurrentValue + Speed * mDeltaTime * difference, DefaultValue + MaxValue);}}void ValueReduceSpeed(int difference){if (mCurrentValue > DefaultValue - MaxValue){mCurrentValue = Mathf.Max(mCurrentValue - Speed * mDeltaTime * difference, DefaultValue - MaxValue);}}
}
使用
例如,我们3D场景会随手机的垂直转动而上下偏移,我们可以通过旋转摄像机的x轴来实现,我们只需写个简单的脚本挂载在摄像机上即可
public class CameraGyro : MonoBehaviour
{public GyroManager mManager;Transform mTransform;Vector3 mCameraAngle;GyroBase mGyroBase;void Start(){mTransform = transform;mCameraAngle = Vector3.zero;mGyroBase = new GyroBase();mGyroBase.mManager = mManager;mGyroBase.Init(5, 0, 5, 1, false, Change);}void Change(float value){mCameraAngle.x = value;mTransform.localEulerAngles = mCameraAngle;}
}
因为自己工程的UI场景并不是所有UI都会随手机水平翻转而转动,所以就不能直接通过摄像头来解决,而需要移动需要偏移的UI部分,所以我们可以写个组件只挂载在需要偏移的UI部分上
public class UIGyro : MonoBehaviour
{public GyroManager mManager;void Start(){GyroBase mGyroBase = new GyroBase();mGyroBase.mManager = mManager;mGyroBase.Init(80, transform.localPosition.x, 80, 1, true, Change);}void Change(float value){transform.localPosition = new Vector3(value, transform.localPosition.y);}
}
这样就大致实现了需要的效果了。
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