Unity的实时绘制与坐标转换总结
最近在处理有关Unity的交互和线路绘制问题，在此进行总结。
问题概述
我们希望在屏幕上通过鼠标拖动，根据动作动态绘制线路，线路可以是直线、点或者抛物线等。主要面临两个问题：一是采用何种方法进行绘制，二是使用什么坐标来绘制。
绘制方式及对应坐标
绘制方式
绘制一根线（或点集）可采用以下方式：
- LineRenderer：Unity自带的用于绘制线条的组件。
- NGUI绘制：借助成熟的NGUI插件进行绘制。
- 使用Unity内置基本几何图形：如使用Cube、Sphere等作为点集合。
- 使用GL底层库：Unity的底层图形库。
Unity中的坐标类型
Unity本身有以下几种坐标：
- 世界坐标：用于普通三维世界，原点在屏幕中间，例如
XXobject.transform.position。 - 屏幕坐标：鼠标（在移动平台为手指触控）使用，与屏幕分辨率有关，原点在屏幕左下角，如
Input.mousePosition。 - 投影坐标：与摄像机投影变换有关，用户使用较少。
- GUI坐标：Unity内置GUI使用，单位是像素，与屏幕坐标类似，但原点在左上角。
具体使用方式
使用LineRenderer
若选择使用LineRenderer绘制线路，由于其使用世界坐标，若要实现在屏幕上点击一下就在该点放置小球，步骤大致如下：
- 捕获鼠标点击时的屏幕坐标：使用
Vector3 pos = Input.mousePosition获取鼠标的屏幕坐标。 - 将屏幕坐标转换为世界坐标：使用
Camera.main.ScreenToWorldPoint(pos)进行转换。但需注意，鼠标的屏幕坐标是2D的，其z轴存在问题，因为屏幕上的一点对应空间中的一条射线（包括透视投影和正交投影）。直接转换得到的世界坐标z轴不准确，所以在转换前需要给z轴赋予一个有意义的值。例如，可以简单地将pos.z = 1。我的做法是：先获取起点的世界坐标（如Vector3 B = _vecStart），将其转换为屏幕坐标Vector3 C = Camera.main.WorldToScreenPoint(B)，然后将C的z轴值赋给要处理的坐标（pos.z = C.z），这样转换后的z轴和起点一致。 - 将世界坐标赋值给小球：完成坐标转换后，将转换后的世界坐标赋值给小球的位置。
LineRenderer的具体使用方法中，还可以在Inspector面板可视化指定材质、点的个数等。若将材质设为颜色，视觉效果可能不佳；设置贴图时，对于较短的线效果尚可，但点数较多时，贴图会被拉伸。若要绘制长线，只能使用多个LineRenderer首尾连接，操作较为麻烦。
使用NGUI
采用NGUI这个成熟的插件，图元制作会变得非常简单，但主要问题在于坐标转换。NGUI有自己独有的一套坐标系统，因此需要进行一次转换。Unity和NGUI的对接点是屏幕坐标，因为NGUI的 ScreenToWorldPoint(vecTempScreen) 方法与Unity的坐标转换方法类似，转换后的世界坐标是NGUI的世界坐标，转换前的屏幕坐标是Unity的屏幕坐标，所以可以将屏幕坐标作为中介。
具体做法如下：若要将Unity场景中一个物体（如Cube）的世界坐标转换为NGUI坐标，可以先获取该物体的世界坐标，将其转换为屏幕坐标，再通过NGUI的 ScreenToWorldPoint 方法转换为NGUI的世界坐标。
有时Unity会提示 UICamera.currentCamera 取不到实例，这可能是因为场景中有多台摄像机。为避免这种情况，可以自定义一个变量 public Camera NguiCurrentCamera，并在Inspector界面中将UIRoot中的摄像机拖给它。然后使用 NguiCurrentCamera.ScreenToWorldPoint(posScreen) 进行坐标转换，最后将转换后的坐标赋值给NGUI的图元，如 NGUIGameObject.transform.position = posNgui。
如果直接获取屏幕坐标（如鼠标点击）并转换为NGUI世界坐标，同样要注意屏幕坐标的z轴问题，应先给z轴赋予正确的值（如1），再进行转换。另外，由于世界坐标相对屏幕坐标值较小，计算时要注意误差问题。
使用GL
GL是Unity的底层图形库，实际上是GL立即绘制函数，仅使用当前材质的设置。除非显式指定材质，否则材质可以是任意的，并且GL可能会改变材质。
GL是立即执行的，如果在 Update() 里调用，它们将在相机渲染前执行，而相机渲染会清空屏幕，导致GL效果无法看到。通常的做法是在相机上挂载脚本，并在 OnPostRender() 里执行GL绘制。
使用GL时需要注意以下两点：
- GL的线等基本图元没有uv，因此没有贴图纹理映射，Shader里仅进行单色计算或对之前的影像进行处理，图形美观度欠佳，若需要炫丽效果不推荐使用。
- GL所使用的Shader里必须有
Cull off指令，否则显示会出现问题。
使用GL的一般步骤可参考官方例子（稍作修改），脚本挂载在摄像机上。GL.LoadOrtho() 方法用于设置正交视角，范围从 (0,0,-1) 到 (1,1,100)，主要用于纯2D图元绘制。使用该方法后，GL.Vertex3() 的取值范围从左下角的 (0,0,0) 至右上角的 (1,1,0)，需要将世界坐标转换为屏幕坐标，并缩放到0 - 1的范围。若不调用 GL.LoadOrtho()，则使用普通世界坐标。
使用Unity的内置几何体
在绘制点线时，可直接使用Unity的内置几何体，如Cube、Sphere等，其坐标使用普通的世界坐标，有时比LineRenderer更加简单方便。可以使用Sphere制作满意的点，做成预制体，根据需求动态加载进场景，并设置世界坐标。