2.4 旋转炮塔

发现敌人！坦克旋转炮塔转向敌军，同时调整炮管方向瞄准目标。为了瞄准目标，坦克的炮塔可以左右旋转，炮管也可以上下滚动。炮塔和炮管及其运动规律如图2-25所示。

2.4.1 坦克的层次结构

如图2-26所示，调整Tank的层次结构，将坦克炮塔和炮管放到一个名为turret的空物体中，并使turret的原点位于炮塔的旋转中心（这里暂时将其他部件放在名为other的物体中）。

下面列出了本书附带坦克模型的调整步骤，读者应举一反三，并通过这次操作熟悉Unity3D的场景编辑。

1）在Tank下创建名为turret的方块，调整它的位置，使它位于炮塔的中心，如图2-27所示。

2）如图2-28所示，将炮塔物件放到turret下，并改名为turretMesh。（改名不是必需的步骤，只是为了看起来协调一些。）添加turret的目的在于设置炮塔的旋转中心，后续会通过代码旋转turret，使炮塔旋转。

3）如图2-29所示，在turret下添加名为gun的方块（可以适当缩小以便看清中心点），调整它的位置，使它位于炮管的旋转中心。与turret一样，添加gun的目的在于设置炮管的旋转中心，后续会通过代码旋转炮管。特别需要注意的是，gun的z轴（即蓝色表示的轴向）必须位于发射炮弹的方向（如果不是就旋转它），因为后续的代码会使用这个方向来发射炮弹。

4）将炮管物件放到gun下面，并改名为gunMesh（改名不是必需的步骤），如图2-30所示。

5）拉长并调整gunMesh的位置，使它嵌入到炮塔里面，如图2-32所示。这一步不是必须的，但可以防止后续旋转炮塔后出现穿帮，如图2-31所示。

6）调整gunMesh的角度，使炮管的方向与gun的z轴重合，如图2-33所示。这一步是也不是必须的，但调整后可以让子弹更像是从炮管里打出去的。

7）上面建立的立方体只是为了定位旋转中心。勾去turret和gun中Box Cillider和Mesh Renderer组件前面的方框，使它不被渲染出来，如图2-34所示。

2.4.2 炮塔

由于射击游戏的准心一般都在屏幕中心，因此可使炮塔朝着相机的方向转去（屏幕中心），直到两者y轴的角度重合（如图2-35所示）。由此，可以定义一个变量用于指明炮塔的目标角度，然后让炮塔不断往这个角度靠近。

在Tank类中添加Transform类型的变量turret，并在Start中初始化它，使它指向炮塔。定义turretRotSpeed代表炮塔的旋转速度；turretRotTarget代表炮塔的目标角度，即炮塔最终会停在哪个方向，代码如下所示。

    //炮塔
    public Transform turret;
    //炮塔旋转速度
    private float turretRotSpeed = 0.5f;
    //炮塔目标角度
    private float turretRotTarget = 0;

在Tank类的Start方法中，通过transform.FindChild（因为该脚本附加在坦克模型上，transform即代表坦克身上的Transform组件）查找子物体turret，使turret变量指向炮塔。

    //开始时执行
    void Start()
    {
        //获取炮塔
        turret = transform.FindChild("turret");
    }

相机方向随着鼠标的移动不断地发生变化，在Update方法中更新相机的目标角度，使它等同于相机方向，代码如下所示。

    void Update()
    {
        //旋转
        ……
        //前进后退
        ……
        //炮塔角度
        turretRotTarget = Camera.main.transform.eulerAngles.y;
    }

至此，程序已经获取了炮塔物体、知道了目标角度，接着便需要让炮塔朝着目标角度转动，编写TurretRotation方法，实现炮塔的旋转功能。

图2-36下面的代码中，float型变量angle代表相机与炮塔的角度差，因为角度的取值范围是0到360°，所以angle的取值范围是-360°到360°（如∠A为0°, ∠B为360°，角度差为-360°; ∠A为360°, ∠B为0°，角度差为360°）。因为角度是间隔360°的循环（如0°等同于360°, -30°等同于330°），因此可以通过if(angle ＜ 0) angle+=360将角度差的范围控制在0°到360°之内。之后只需根据角度差判断炮塔应该向左转还是向右转（如图2-36所示，小于180°为左转，大于为右转），让它往正确方向旋转即可。

    //炮塔旋转
    public void TurretRotation()
    {
        if (Camera.main == null)
            return;
        if (turret == null)
            return;

        //归一化角度
        float angle = turret.eulerAngles.y - turretRotTarget;
        if (angle ＜ 0) angle += 360;
        if (angle ＞ turretRotSpeed && angle ＜ 180)
        turret.Rotate(0f, -turretRotSpeed, 0f);
        else if (angle ＞ 180 && angle ＜ 360 - turretRotSpeed)
        turret.Rotate(0f, turretRotSpeed, 0f);
    }

最后在Update方法中调用TurretRotation方法，实现炮塔的转动（如图2-37所示）。

2.4.3 炮管

与炮塔相似，在Tank类中定义Transform类型的gun指向坦克炮管。由于炮管的旋转范围有限（如图2-38所示），因此需要对其进行限定，定义maxRoll和minRoll代表炮管的旋转范围。

代码如下所示。

    //炮管
    public Transform gun;
    //炮管的旋转范围
    private float maxRoll = 10f;
    private float minRoll = -4f;

在Start方法中，通过transform.FindChild查找子物体gun，使gun变量指向炮管，代码如下所示。

    void Start()
    {
        //获取炮塔
        turret = transform.FindChild("turret");
        //获取炮管
        gun = turret.FindChild("gun");
    }

和炮塔一样，turretRollTarget代表炮管的目标角度，定义代码如下所示。

    //炮塔炮管目标角度
    private float turretRotTarget = 0;
    private float turretRollTarget = 0;

在Update中添加如下代码，使turretRollTarget等于相机的x轴旋转角度。

    //每帧执行一次
    void Update()
    {
        ……
        //炮塔炮管角度
        turretRotTarget = Camera.main.transform.eulerAngles.y;
        turretRollTarget = Camera.main.transform.eulerAngles.x;
    }

既然已经获取了炮管、也知道了目标角度，接着便需要让炮管转到指定的角度。由于炮管的转动角度较小，因此可以让它直接转到所需的角度，而不是像炮塔一样缓慢地旋转（当然，也可以仿照炮塔的旋转方法，让炮管缓缓转动）。

编写TurretRoll方法，根据目标角度、maxRoll和minRoll确定炮管的旋转角度。因为炮管架设在炮塔之上，所以maxRoll和minRoll是相对于本地坐标系的角度限制，这样一来，就需要先计算炮管在世界坐标系的角度，再转换成本地坐标系计算角度范围，如图2-39所示。

代码如下所示。

最后在Update中调用该方法，运行游戏后炮管会随着鼠标上下移动。实现效果如图2-40所示。如果角度太小不容易看出来，可以查看gun的Transform属性，看看旋转角度是否发生了变化。