1 前言
场景缩放、平移、旋转有两种实现方案，一种是对场景中所有物体进行同步变换，另一种方案是对相机的位置和姿态进行变换。
对于方案一，如果所有物体都在同一个根对象下（其子对象或孙子对象），那么只需要对根对象施加变换就可以实现场景变换；如果有多个根对象，那就需要对所有根对象施加变换。该方案实现简单，但是会破坏场景中对象的尺寸、位置、姿态，不符合现实世界的规则。如：对场景施加缩放变换后，又新增了一个对象，但是该对象不是放在同一个根目录下，就会让用户感觉新增对象的尺寸超出意外；如果有多个根对象，就会存在多个参考系（每个根对象一个参考系），增加场景中对象的控制难度。
对于方案二，通过变换相机的位置和姿态，让用户感觉场景中所有对象在同步缩放、平移、旋转。该方案实现较困难，但是不会破环场景中对象的尺寸、位置、姿态，更贴近真实世界的规则，也不需要将所有对象都放在同一个根对象下。
方案二明显优于方案一，本文将详细介绍其原理和实现。原理如下：
1）场景缩放原理
利用相机的透视原理（详见→透视变换原理），即相机拍摄到的图片呈现近大远小的效果，将相机靠近和远离场景，从而实现放大和缩小场景的效果。
2）场景平移原理
相机成像是在*面上，如果扩展*面的范围，相机拍摄的范围也就越大，将*面平移到相机位置上，记为平面 S，将相机在 S 平面上平移，就会实现场景平移效果。
3）场景旋转原理
在 Unity3D Scene 窗口，通过按 Alt 键 + 鼠标拖拽，可以旋转场景。场景旋转包含两种情况，鼠标沿水平方向拖拽、鼠标沿竖直方向拖拽。
当鼠标沿水平方向拖拽时，笔者通过多次实验观察，发现如下规律：当场景缩放到某个值时，旋转场景时，屏幕中心位置的物体（在相机的正前方）在场景旋转过程中始终处在屏幕中心，并且旋转轴的方向始终是 Y 轴方向。因此可以得出结论：旋转中心在相机正前方（forward），旋转轴沿 Y 轴方向。
在凸镜成像原理中，存在公式：
当鼠标沿竖直方向拖拽时，旋转中心在相机位置，旋转轴沿相机的左边（-right）。
本文代码资源见→缩放、平移、旋转场景。
2 代码实现
SceneController.cs
using UnityEngine;
public class SceneController : MonoBehaviour {
private Texture2D[] cursorTextures; // 鼠标样式: 箭头、小手、眼睛
private Transform cam; // 相机
private float nearPlan; // *面
private Vector3 preMousePos; // 上一帧的鼠标坐标
private int cursorStatus = 0; // 鼠标样式状态
private bool isDraging = false; // 是否在拖拽中
void Start() {
string[] mouseIconPath = new string[]{"MouseIcon/0_arrow", "MouseIcon/1_hand", "MouseIcon/2_eye"};
cursorTextures = new Texture2D[mouseIconPath.Length];
for(int i = 0; i < mouseIconPath.Length; i++) {
cursorTextures[i] = Resources.Load<Texture2D>(mouseIconPath[i]);
}
cam = Camera.main.transform;
nearPlan = Camera.main.nearClipPlane;
}
void Update() {
cursorStatus = GetCursorStatus();
// 更新鼠标样式, 第二个参数表示鼠标点击位置在图标中的位置, zero表示左上角
Cursor.SetCursor(cursorTextures[cursorStatus], Vector2.zero, CursorMode.Auto);
UpdateScene(); // 更新场景(Ctrl+Scroll: 缩放场景, Ctrl+Drag: 平移场景, Alt+Drag: 旋转场景)
}
private int GetCursorStatus() { // 获取鼠标状态(0: 箭头, 1: 小手, 2: 眼睛)
if (isDraging) {
return cursorStatus;
}
if (Input.GetKey(KeyCode.LeftControl) || Input.GetKey(KeyCode.LeftControl)) {
return 1;
}
if (Input.GetKey(KeyCode.LeftAlt) || Input.GetKey(KeyCode.LeftAlt)) {
return 2;
}
return 0;
}
private void UpdateScene() { // 更新场景(Ctrl+Scroll: 缩放场景, Ctrl+Drag: 平移场景, Alt+Drag: 旋转场景)
float scroll = Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel");
if (!isDraging && cursorStatus == 1 && Mathf.Abs(scroll) > 0) { // 缩放场景
ScaleScene(scroll);
} else if (Input.GetMouseButtonDown(0)) {
preMousePos = Input.mousePosition;
isDraging = true;
} else if (Input.GetMouseButtonUp(0)) {
isDraging = false;
} else if (Input.GetMouseButton(0)) {
Vector3 offset = Input.mousePosition - preMousePos;
if (cursorStatus == 1) { // 移动场景
MoveScene(offset);
} else if (cursorStatus == 2) { // 旋转场景
RotateScene(offset);
}
preMousePos = Input.mousePosition;
}
}
private void ScaleScene(float scroll) { // 缩放场景
cam.position += cam.forward * scroll;
}
private void MoveScene(Vector3 offset) { // 平移场景
cam.position -= (cam.right * offset.x / 100 + cam.up * offset.y / 100);
}
private void RotateScene(Vector3 offset) { // 旋转场景
Vector3 rotateCenter = GetRotateCenter();
cam.RotateAround(rotateCenter, Vector3.up, offset.x / 3); // 水平拖拽分量
cam.LookAt(rotateCenter);
cam.RotateAround(rotateCenter, -cam.right, offset.y / 5); // 竖直拖拽分量
}
private Vector3 GetRotateCenter() { // 获取旋转中心
return cam.position + cam.forward * (nearPlan + 1 / nearPlan);
}
}说明：SceneController 脚本组件挂在相机下，鼠标图标如下，需要放在 Resouses/MouseIcon 目录下， 并且需要在 Inspector 窗口将其 Texture Type 属性调整为 Cursor。
3 运行效果
通过 Ctrl+Scroll 缩放场景，Ctrl+Drag 平移场景，Alt+Drag 旋转场景 ，效果如下：
