Unity UI或3D场景实现跟随手机陀螺仪的晃动效果

来源：本站原创|时间：2020-01-10|栏目：C#教程|点击：次

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。

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：

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();
  //Landscape
  if (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ToRight
    if (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ToRight
    if (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ToRight
     if (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ToLeft
     if (mCurrentLandscapeGyroValue.x < 0)
     {
      LandscapeEGyroType = EGyroType.ToLeft;
     }
     else
     {
      LandscapeEGyroType = EGyroType.ToRight;
     }
    }
   }
  }
  mLastLandscapeGyroValue = mCurrentLandscapeGyroValue;
 
  SetPortraitValue();
  //Portrait
  if (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ToDown
    if (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ToUp
    if (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ToUp
    if (mCurrentPortraitGyroValue.y < mLastPortraitGyroValue.y)
    {
     //>0 变 <0
     PortraitEGyroType = 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.deltaTime
 
 bool 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。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。

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