这是关于在 Unity 中让一个对象朝向另一个对象的两个教程中的第一个。在本教程中，我们将学习如何让监控摄像机的 3D 模型自动朝向 Player，并在场景中跟随其移动。
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视频文字稿
大家好！
这是关于在 Unity 中让一个对象朝向另一个对象的两个教程中的第一个。在本教程中，我们将学习如何让监控摄像机的 3D 模型自动朝向 Player，并在场景中跟随其移动。
本教程使用 Unity 2022 制作，分为两个部分。
在第一部分中，我们将分析问题，并使用 Rotate 方法实现摄像机的即时旋转。
在第二部分中，我们将使用 四元数 和 Slerp 方法，实现更加平滑和渐进的旋转效果。
在进入实现之前，先分析一下要解决的问题。
摄像机只能围绕其 本地 垂直轴旋转，因此我们可以将问题简化为二维平面问题。为了更清楚地说明这一点，我将场景切换到 TOP 视角，并使用 Orthogonal 模式。
监控摄像机的 3D 模型和 Player 一样，都具有 XYZ Position 坐标，用于标识它们在场景中的位置。
我们不关心 position.y 坐标，因为摄像机只能围绕该 本地 轴旋转。因此我们只考虑 x 和 z 坐标，就好像两个对象位于同一个平面，并且具有相同的 y 值。
此外，在本例中，我们可以将监控摄像机视为参考系的原点，也就是笛卡尔坐标系中的 0,0 点。
不仅如此，我们还可以将摄像机当前朝向的方向，在本例中为其 负的 LOCAL Y 轴，视为笛卡尔坐标系中的一条坐标轴。
接下来，我们可以确定连接虚拟摄像机与 Player 在场景中位置的方向。这本质上是一个向量，在这里我们同样只在二维中考虑它，也就是 GLOBAL X 和 Z。
因此，我们要对监控摄像机应用的旋转角度，就是该资源当前朝向，也就是它的负本地 Y 轴，与连接监控摄像机和 Player 的理想向量之间的夹角。找到这个角度后，我们就得到了需要围绕其本地垂直轴应用到 3D 模型上的旋转量。
幸运的是，有一个数学函数叫做双参数反正切函数，在 Mathf 中通过 Atan2 方法实现。它可以根据方向向量，也就是两个点坐标之差，精确计算这个角度。
具体来说，Atan2 计算的是笛卡尔平面中 X 轴与从原点指向目标点的方向向量之间的夹角。
在我们的例子中，原点是监控摄像机 3D 模型的 X 和 Z 坐标，因此目标坐标 x 和 y 将由监控摄像机与 Player 之间的坐标差值给出，而 X 轴则对应于监控摄像机的负本地 Y 轴。
函数的两个参数顺序是反的。在笛卡尔平面中，我们写作 atan2(y, x)。在本例中，考虑 Unity 的坐标系统，其中 x 轴是左右方向，z 轴是前后方向，y 轴是垂直方向，在这里不参与计算，因此我们将写作 atan2(x, z)。
Unity 的在线文档指出，Mathf.Atan2 接收 y 和 x 坐标，在我们的例子中分别对应 x 和 z，并返回一个 float 类型的值，表示其正切为 y/x 的弧度角。
Unity 中的 Rotate 函数需要使用 角度制，因此在编写代码时，我们需要注意单位的不同，并进行必要的弧度到角度的转换。
现在我们已经分析了问题及其解决方案，接下来进入第一个实现：使用 Rotate 实现即时旋转。
首先，新建一个名为 LookAtObject 的 C# 脚本，并将其关联到实际的监控摄像机对象上。我之所以说“实际的监控摄像机”，是因为这个资源实际上由三个元素组成：固定在墙上的底座，一个 pivot 元素，以及摄像机本体。
我们希望摄像机围绕它自己的垂直轴旋转，也就是围绕它的 本地 垂直轴。
在 Unity 的虚拟世界中，全局垂直轴是 y 轴，但每个对象都有自己的 本地 坐标系。在这个监控摄像机 3D 模型中，本地垂直轴实际上是 LOCAL Z 轴。通过在 Unity 编辑器中切换到 LOCAL 显示模式可以看到这一点。
这个区别为项目增加了一点复杂性。我们需要在场景的全局平面上，使用对象的 X 和 Z 坐标计算旋转角度，然后围绕资源的本地垂直轴执行旋转。
首先，创建一个要跟随对象的引用。创建一个名为 objectA 的 Transform 变量，并在 Inspector 中将其关联到 Player。
[SerializeField] private Transform objectA;
完成之后，进入 Update 方法，实现之前讨论的解决方案。提醒一下，摄像机的 本地 垂直轴是它的 Z 轴。
我们只需要三行代码。
第一行，用于计算摄像机当前朝向与目标朝向之间的角度差，也就是它需要指向目标对象所需的角度。
第二行，计算需要围绕摄像机本地 Z 轴执行的旋转角度。
第三行，使用 Rotate 方法执行实际旋转。该方法需要两个参数：本地垂直向量，以及围绕该向量旋转的角度值。
首先计算摄像机当前朝向与目标朝向之间的角度，使用 Mathf 的 Atan2 函数。该函数返回弧度值，我们需要将其转换为角度。
我们已经知道，在二维平面中，Atan2 接收两个参数：目标点与观察者之间 Y 坐标的差值，以及 X 坐标的差值。
在本例中，使用 Unity 的全局坐标系统，其中 X 和 Z 构成二维平面，而 GLOBAL Y 表示场景的垂直轴，因此我们需要写成：
float theta = Mathf.Atan2((objectA.transform.position.x - transform.position.x), (objectA.transform.position.z - transform.position.z)) * Mathf.Rad2Deg;
这样我们就完成了角度的计算与单位转换。
接下来进行第二步，计算需要执行的旋转角度，单位为度。可以使用：
float deltaAngle = Mathf.DeltaAngle(transform.eulerAngles.z, theta);
其中 transform.eulerAngles.z 表示监控摄像机当前的朝向角度，而 theta 表示它应该达到的目标朝向角度。
第三行代码执行旋转：
transform.Rotate(Vector3.forward, deltaAngle);
注意，这里使用的是 Vector3.forward，它表示对象的 本地 Z 轴。之所以这样做，是因为在这个 3D 模型中，本地 Z 轴并不是表示前后方向，而是表示对象的本地垂直轴。
保存脚本，切换回 Unity 编辑器，点击 Play 查看最终效果。
注意，如果发现监控摄像机没有正确指向目标，请在 Inspector 中检查其初始 XYZ Rotation 是否全部设置为 0，然后再次尝试。
总结一下：在本教程的第一部分中，我们分析了问题，并学习了如何将两个对象视为位于同一平面，如何计算方向向量，以及如何将其应用到监控摄像机的具体情况中，同时考虑其本地参考系。
随后，我们使用 Rotate 函数，在游戏的每一帧中对对象进行即时旋转，使其始终指向 Player。
在下一部分中，我们将学习如何计算旋转四元数，并使用 Slerp 函数让对象以更缓慢、更平滑的方式进行旋转。