场景管理与坐标系统

5.1 场景（Scene）的概念

场景是 Unity 中组织和编辑游戏内容的基本单位。一个场景可以包含：

• 游戏物体（GameObject）
• 灯光和摄像机
• UI 元素
• 音频源
• 导航网格

游戏由多个场景组成，常用于：

• 不同关卡
• 主菜单和游戏画面
• 加载界面

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5.2 场景管理

场景操作 API

using UnityEngine.SceneManagement;

// 获取当前活动场景
Scene currentScene = SceneManager.GetActiveScene();
Debug.Log($"场景名称：{currentScene.name}");
Debug.Log($"场景索引：{currentScene.buildIndex}");
Debug.Log($"是否已加载：{currentScene.isLoaded}");
Debug.Log($"根物体数量：{currentScene.rootCount}");

加载场景

// 通过名称加载（单例模式，卸载当前场景）
SceneManager.LoadScene("Level2");

// 通过 Build Index 加载
SceneManager.LoadScene(1);

// 异步加载（配合加载界面）
AsyncOperation operation = SceneManager.LoadSceneAsync("Level2");
operation.allowSceneActivation = false;  // 延迟激活

// 等待加载完成
yield return new WaitUntil(() => operation.progress >= 0.9f);
operation.allowSceneActivation = true;

场景需要在 File → Build Settings 中添加到 Build 列表才能通过索引加载。

多场景加载

// 叠加模式加载（不卸载当前场景）
SceneManager.LoadScene("UI_Overlay", LoadSceneMode.Additive);

// 卸载指定场景
SceneManager.UnloadSceneAsync("UI_Overlay");

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5.3 坐标系统

Unity 使用左手坐标系：

• X 轴：向右
• Y 轴：向上
• Z 轴：向前（屏幕内）

世界坐标 vs 本地坐标

// 世界坐标（场景中的绝对位置）
Vector3 worldPos = transform.position;

// 本地坐标（相对父级的偏移）
Vector3 localPos = transform.localPosition;

// 将世界坐标转换为本地坐标
Vector3 localFromWorld = transform.InverseTransformPoint(worldPoint);

// 将本地坐标转换为世界坐标
Vector3 worldFromLocal = transform.TransformPoint(localPoint);

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5.4 Vector3 常用操作

// 向量
Vector3 forward = Vector3.forward;   // (0, 0, 1)
Vector3 up = Vector3.up;            // (0, 1, 0)
Vector3 right = Vector3.right;      // (1, 0, 0)

// 计算距离
float dist = Vector3.Distance(posA, posB);

// 方向归一化
Vector3 dir = (targetPos - transform.position).normalized;

// 线性插值
Vector3 middle = Vector3.Lerp(posA, posB, 0.5f);  // 中点
Vector3 smooth = Vector3.Lerp(current, target, Time.deltaTime * 2f);  // 平滑跟随

// 点乘（判断前后）
float dot = Vector3.Dot(transform.forward, direction);

// 叉乘（判断左右）
Vector3 cross = Vector3.Cross(transform.forward, direction);

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5.5 四元数与旋转

// 四元数创建旋转
Quaternion rotation = Quaternion.Euler(0, 90, 0);  // 绕 Y 轴转 90 度

// 看向目标
transform.rotation = Quaternion.LookRotation(direction);

// 平滑旋转
transform.rotation = Quaternion.Slerp(
    transform.rotation, 
    targetRotation, 
    Time.deltaTime * 5f
);

// 旋转差值
Quaternion delta = Quaternion.FromToRotation(Vector3.up, hit.normal);

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5.6 本章小结

• 场景是游戏内容的组织单位，通过 SceneManager 加载/卸载
• Unity 使用左手坐标系，Y 轴向上
• 理解世界坐标与本地坐标的区别
• Vector3 提供丰富的向量运算方法
• 旋转操作使用 Quaternion（四元数）避免万向锁

练习题

1. 创建两个场景 Scene1 和 Scene2，实现按空格键切换
2. 在脚本中使用 Vector3.Lerp 让物体平滑移动到目标位置
3. 练习 TransformPoint 和 InverseTransformPoint，理解坐标转换
4. 使用 Quaternion.Slerp 实现炮塔平滑转向目标