Unity UI或3D场景实现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。

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。