相机的控制与管理是游戏体验中相当重要的一部分，好的镜头语言能够让玩家更容易地进入心流，更好地体验游戏。相机属于游戏 3C 中的 Camera（另外两 C 分别是角色和控制），其地位不言而喻。在本文中，我将探索如何通过 Unity 的 Cinemachine 实现相机跟随的一系列功能。

Cinemachine 是 Unity 提供的高级相机系统，用于创建平滑、智能的摄像机跟随和过渡效果。Cinemachine 能够自动适应游戏场景，无需手动编写复杂的相机控制代码，让开发者专注于游戏玩法。要想在项目中使用 Cinemachine，需要从 Package Manager 中安装 Cinemachine 包。

导入 Cinemachine 包之后，在场景中创建一个虚拟相机，相机的视野立即产生了变化。观察视窗我们会发现游戏原本的主相机多出了一个图标，点开一看是一个名为“Cinemachine Brain”的组件造成的。自动添加了 Cinemachine Virtual Camera 脚本的虚拟相机和添加了 Cinemachine Brain 的主相机一起，组成了 Cinemachine 的基本运行逻辑。

好那么问题来了，为什么我们创建了一个“虚拟相机”？虚拟相机是什么，它有什么作用呢？

在场景面板右键新建对象时，可以在 Cinemachine 选项下找到好几种不同类型的 Camera。其实这几种相机都是相机模板，开发者可以定义相机的各种属性和配置。而创建完这些相机之后，原本场景中的相机就无法调整了，因为它的属性和行为被虚拟相机接管了。

新建面板下的几种不同的 Camera 对应了几种不同的相机模板，例如下表：

相机类型	功能	适用游戏类型
Virtual	基本虚拟相机，通过跟随和注视目标来控制主摄像机视角，可实现平滑运动和镜头过渡	通用：适用于大部分3D/2D常规游戏，如TPS、横版游戏
FreeLook	自由视角相机，允许玩家通过多轨道混合自主旋转视角，提供三重高度镜头	3D动作、冒险及角色扮演游戏
Blend List	预设混合列表相机，根据条件或顺序在多个虚拟相机之间平滑切换，实现多镜头混合	适用于需要过场动画或镜头切换的游戏
State-Driven	状态驱动相机，根据动画状态机状态自动切换相机视角，跟随角色动作变化	动作驱动类游戏，如动作RPG
ClearShot	智能选择最佳视角相机，在多个虚拟相机间自动挑选最清晰画面，并进行无缝切换	体育、竞速及实时竞技类游戏
Dolly Camera with Track	沿预定义轨道平滑移动的相机，可实现电影级动态跟踪和镜头过渡	过场动画、电影场景
Dolly Track with Cart	模拟推车在轨道上平稳运动，提供精确的位置和速度控制	过场动画、导览镜头及动态场景
Target Group	自动跟踪并调整多个目标的视角和缩放，确保所有目标都在画面内	多人、团队竞技、战术及策略游戏
Mixing	整合多个虚拟相机的输出，实现复合镜头效果，通过混合不同画面创造独特视觉体验	电影特效、复杂视角切换和混合镜头场景
2D	专为2D游戏设计的相机，提供平滑跟随、适当缩放和场景边界处理	2D平台、横版卷轴和横版格斗等2D游戏

作为 Cinemachine 的基础教学，本文自然从最基本的虚拟相机开始讲起。在实际的开发中，开发者可以根据自己的需要选择合适的相机，还可以创建多个虚拟相机并在它们中间切换。以达到最佳镜头效果。

接下来，先看看 Cinemachine 的一些基本组件吧！

Cinemachine Brain

在创建完虚拟相机（或其他相机模板）后，场景中的主相机被自动挂载上了一个 Cinemachine Brain 组件（如上图所示），上面的几个字段分别是：

Live Camera：正在使用哪个虚拟相机的配置。
Live Blend：当前虚拟相机的切换过程。如果要从一个虚拟相机转换到另一个虚拟相机，该字段就会显示转换的进度。
Show Debug Text：勾选后会在 Game 视图左上角显示当前所使用的虚拟相机以及相机切换过程（如有）。
Show Camera Frustum：在 Scene 视图中显示当前相机视锥体。
Ignore Time Scale：表示相机行为是否受 TimeScale 影响。
World Up Override：在相机发生旋转的时候，如果相机本地坐标下的 y 轴与世界坐标下的 y 轴之间的夹角大于 90° 时，相机会自动旋转并调整该夹角小于 90°。如果不希望这种自动旋转发生，可以用场景中对象的 y 轴覆盖世界坐标的 y 轴。
Update Mathod：虚拟相机行为的同步方式
- Fixed Update：与物理引起同步
- Late Update：与画面绘制同步
- Smart Update：Unity 根据实际情况选择如何同步
- Manual Update：开发者自行编写代码控制同步
Blend Update Method：两个虚拟相机之间的切换行为
- Fixed Update：与物理引起同步
- Late Update：与画面绘制同步
Default Blend：默认的相机切换模式
- Cut：瞬间切换
- Ease In Out：淡入淡出
- Ease In：淡入匀出
- Ease Out：淡出匀入
- Hard In：加入切入
- Hard Out：加速切出
- Linear：匀速出入
- Custom：自定义切入、切出曲线
Custom Blends：通过建立资源文件的方式为不同的相机制定不同的切换模式。
Events：相机的事件触发
- Camera Cut Event：相机瞬间切换（Cut）模式时触发。
- Camera Activated Event：相机切换（除了瞬间切换）的第一帧时触发。

Cinemachine Virtual Camera

前面说到，我们创建了一个虚拟相机，这是 Cinemachine 所提供的几种相机模板（或者说相机的“配置文件”）中最基础的一种。每种相机模板在创建时都附带了一个 Cinemachine 有关的脚本，对于 Virtual Camera 来说就是 CinemachineVirtualCamera.cs。该脚本的几个字段分别是：

Status：相机状态，分为以下三种状态。当点击边上的 Solo 按钮之后会立即激活该相机，方便开发者进行调试。
- Live：正在被主相机使用
- Standby：待机，未被主相机使用但仍在计算，刷新频率取决于Standby Update字段的设置
- Disable：禁用
Game Window Guides：游戏窗口引导，在游戏界面显示虚拟相机的提示信息，包括安全区等。
Save During Play：勾选后，在 Play 模式下对虚拟相机的修改将被保存。
Priority：优先级。Cinemachine 会使用高优先级的相机，但在 Timeline 中无效。
Follow：可以赋值一个游戏对象，相机会跟随该对象。
Look At：可以赋值一个游戏对象，相机会看向该对象。
Standby Update：相机处于待机状态时，位置旋转等信息以什么样的频率刷新。有三种模式可选：
- Never：永不刷新
- Always：刷新频率与激活的相机一致
- Round Robin：轮替刷新，Unity 会在每一帧选择一个处于 standby 状态的相机进行刷新
Lens：镜头设置，包含以下五个参数：
- Vertical FOV：视场大小（Field of Viewport）
- Near Clip Plane：近裁平面距离
- Far Clip Plane：远裁平面距离
- Dutch：斜角镜头角度
- Advance：无（不建议设置成无）or 透视相机 or 正交相机 or 物理相机。上面四个参数是当相机设置为透视时有的，如果设置成另外两种相机会略有不同，这里就不展开了。
Transitions：虚拟相机切换时的属性设置，例如：
- Blend Hint：相机切换的行为具有怎样的物理特征
  - None：直接对两个相机的角度和位置做插值，实现平滑过渡（线性）
  - Spherical Position：球形切换，以 LookAt 的对象为球心进行切换，变换在一个球面上
  - Cylindrical Position：圆柱切换，，以 LookAt 的对象为中心进行切换，变换在一个圆柱体的平面上（水平是圆，垂直是线）
  - Screen Space Aim When Target Differ：当 LookAt 的对象不一样（Target Differ）时，在屏幕空间做切换，切换时在位置上使用相机的世界坐标系、在旋转上根据两个相机所构成的屏幕空间的夹角做切换
- Inherit Position：继承位置，即切换发生时，该虚拟相机移动到相机的位置
Body：涉及相机的跟随行为
Aim：涉及相机的瞄准行为
Noise：相机晃动，可以为其添加柏林噪声
Extensions：相机能力拓展

由于Body、Aim涉及的内容比较多，接下来将分小节介绍。

Body

Body 控制了虚拟相机的跟随行为（对 Follow 字段对象的跟随），默认选择的模式是 Transposer。除了 Transposer 之外，还有六种跟随模式：

类型	功能	适用场景
None	不执行自动跟随，不进行位置计算，需完全手动控制相机位置。	固定镜头、特殊自定义相机控制场景
3rd Person Follow	采用第三人称跟随方式，自动保持预设的目标相对偏移位置，并内置平滑缓动效果。	第三人称动作、冒险和角色扮演游戏
Framing Transposer	自动调整相机位置以确保目标在画面中保持合适构图，支持动态调整和缓动以提升视觉表现。	需要强调画面构图的动作、射击或策略游戏
Hard Lock To Target	直接锁定目标位置，不加入平滑过渡，确保相机始终严格跟随目标的指定偏移。	竞技、格斗或需要精准锁定目标的实时对战场景
Orbital Transposer	允许相机围绕目标进行环绕旋转，通过调整角度和距离实现自由视角变换。	探索、模拟、动作和角色扮演游戏中需要多角度观察目标
Tracked Dolly	将相机沿预定义的轨道平滑移动，通常结合轨道设计实现电影级的镜头运动效果。	过场动画、电影式镜头和定点轨道移动场景
Transposer	提供灵活的跟随控制，通过自定义偏移和缓动参数平滑跟随目标，适合各种跟随需求。	各类3D游戏，如第三人称、动作或策略游戏

以 Transposer 为例，我们来看看它的几个属性：

Binding Mode：相机与目标的绑定模式，会影响相机的位置（但不会改变相机自身的旋转），有以下几种：
- Lock To Target On Assign：在添加（assign）目标对象时变化到目标本地坐标系下的相对位置（follow asset）上，之后锁定位置关系（lock），只跟随移动，不受目标旋转影响。
- Lock To Target With World Up：在添加目标对象时变化到目标本地坐标系下的相对位置上，之后锁定位置关系，不仅跟随移动还会绕目标的偏航轴（Yaw）旋转。
- Lock To Target No Roll：在添加目标对象时变化到目标本地坐标系下的相对位置上，之后锁定位置关系，不仅跟随移动还会绕目标的偏航轴和俯仰轴（Pitch）旋转。
- Lock To Target：在添加目标对象时变化到目标本地坐标系下的相对位置上，之后锁定位置关系，不仅跟随移动还会绕目标的偏航轴、俯仰轴和横滚轴（Roll）旋转。
- World Space：在添加目标对象时变化到目标世界坐标系下（目标在世界坐标系下移动 offset 距离）的相对位置上，之后锁定位置关系，只跟随移动，不受目标旋转影响。
- Simple Follow With World Up：相机不会沿着任何一个轴旋转，同时尽量保持x轴方向不移动。
Follow Offset：相机与目标的固定偏移量，默认值是位于目标身后 10m 的位置。相机会尽量维持这个距离
Dampings：阻尼系数，可以理解为相机移动延迟，阻尼越大相机移动延迟越大

Aim

Aim 即“瞄准”，控制了虚拟相机的旋转行为（对 LookAt 字段对象的视角调整），默认选择的模式是 Composer（保证相机“看向”目标对象）。除了 Composer 之外，还有五种瞄准模式：

类型	功能	适用场景
None	不进行自动瞄准调整，相机不会主动定位目标，需要由其他系统或脚本控制视角。	适用于自定义相机控制或特殊场景下需要手动调控的游戏。
Composer	自动调整相机构图，根据预设的构图指南平滑地将目标保持在画面中理想的位置，同时支持平滑过渡。	适用于大多数动作、冒险、角色扮演等追求稳定构图和视觉体验的游戏。
Group Composer	针对多个目标进行构图优化，自动平衡画面中目标群体的位置和比例，确保整个群组都能良好地呈现在视野中。	适用于多人、团队竞技、策略以及需要同时关注多个对象的游戏场景。
Hard Look At	强制相机始终直视指定目标，不进行平滑调整，确保目标始终位于画面中心，提供即时、精准的视角锁定。	适用于竞技、格斗等需要精准锁定目标的实时对战或动作游戏。
POV	允许玩家通过输入实时控制相机的视角，实现第一人称视角下的自由瞄准和观察，视角完全由玩家决定。	适用于第一人称射击、探索以及模拟类游戏，强调玩家视角控制的体验。
Same As Follow Target	相机的瞄准方向完全与跟随目标保持一致，不做额外的构图调整，简单直接地复制目标的朝向。	适用于不需要额外构图调整，只需简单跟随目标方向的第三人称游戏。

以 Composer 为例，我们来结合游戏窗口看看它的几个属性：

Track Object Offset：图上的黄色小方块，代表与 LookAt 目标（以下简称目标）之间的偏移。
Lookahead Time：根据当前目标的移动速度推测出一个偏移量。如果运动很不规律，该选项可能放大随机效果。
Lookahead Smoothing：让 LookAhead 算法的预测更加平滑，适合运动变化较大时
Lookahead Ignore Y：勾选后忽略目标在垂直方向上的偏移预测
Dampings：阻尼
Screen XY：代表 DeadZone 的中心位置，（0.5，0.5）表示屏幕中心。DeadZone 是上图中间的透明区域，用于减小相机的敏感程度，只有当黄色小方块（目标）离开 DeadZone 时相机才会转动
DeadZone Width/Height：DeadZone 的宽度和高度
SoftZone Width/Height：SoftZone（上图蓝色区域）的宽度和高度。当黄色小方块（目标）位于 SoftZone 内时，相机会转动使其回到 DeadZone（即瞄准）
Bias XY：SoftZone 位置的偏移量
Center On Activate：勾选时，虚拟相机激活时目标会出现在屏幕中央，反之会出现在 DeadZone 的边缘