スクリーン座標とワールド座標の変換が分かる｜UIと3D空間をつなぐ計算 | 逆引き！ゲーム数学ラボ

マウスの位置から、3D空間の位置を取得したい。

UI要素の位置に、3Dオブジェクトを配置したい。

そんな場面で必要なのが、スクリーン座標とワールド座標の変換です。

スクリーン座標とワールド座標の変換は、UIと3D空間をつなぐ重要な計算です。

Unityでは、Camera.ScreenToWorldPointやCamera.WorldToScreenPointなどの関数で簡単に変換できますね。

この記事では、スクリーン座標とワールド座標の変換について、Unity実装例とともに解説します。

スクリーン座標とワールド座標の変換方法が分からない…
マウスの位置から、3D空間の位置を取得したい。
UIと3D空間をつなぐ計算を知りたい。

✨ この記事でわかること

スクリーン座標とワールド座標の基本概念
変換に必要な計算方法
Unityでの変換関数の使い方
マウス位置から3D位置への変換
初心者でも理解できる座標変換の考え方

＼ゲーム制作を“理解しながら”始めたい方へ／
Unity入門の森をチェック Unity初心者でも安心。動画解説＋完成サンプル付きで実装まで進められます

【ゲームの作り方講座もプレゼント中！】

スクリーン座標ワールド座標変換とは何か（ゲーム制作目線）
ゲームでの具体的な使い道
考え方・仕組みを図解イメージで説明
Unityで実装する際の注意点（代表例）
まとめ

スクリーン座標ワールド座標変換とは何か（ゲーム制作目線）

スクリーン座標とワールド座標の変換は、2Dの画面座標と3D空間の座標を相互に変換する処理です。

スクリーン座標は、画面の左上を原点とする2D座標です。

ワールド座標は、3D空間での位置を表す座標です。

この変換を行うことで、UIと3D空間をつなぐことができます。

例えば、マウスの位置から、3D空間での位置を取得したり、3Dオブジェクトの位置を画面座標に変換したりできます。

Unityでは、Cameraコンポーネントの関数を使って、簡単に変換できます。

ゲームでの具体的な使い道

スクリーン座標とワールド座標の変換が、ゲームでどう使われているか確認してみましょう。

マウス位置から3D位置への変換

マウスの位置から、3D空間での位置を取得する際に使われます。

レイキャストなどと組み合わせて、オブジェクトを選択したり、位置を指定したりできます。

3Dオブジェクトの画面表示位置

3Dオブジェクトの位置を、画面座標に変換して表示する際に使われます。

UI要素を3Dオブジェクトの上に表示する場合などに使われます。

カメラからの距離を使った変換

カメラからの距離を指定して、スクリーン座標からワールド座標に変換できます。

これにより、カメラから一定の距離にある位置を取得できます。

UIと3Dオブジェクトの連携

UI要素の位置に、3Dオブジェクトを配置したり、その逆を行ったりできます。

これにより、UIと3D空間を連携させることができます。

スクリーン座標ワールド座標変換が使われる場面

マウス位置から3D位置への変換
3Dオブジェクトの画面表示位置の取得
カメラからの距離を使った変換
UIと3Dオブジェクトの連携

作り方は分かった。
でも完成まで行けない人へ

当たり判定・移動・カメラ・AIまで、
実装しながら学べる「永久会員チケット」です。

買い切り全講座今後追加も無料

永久会員チケットを見てみる

※ まずは内容を見るだけでOK

考え方・仕組みを図解イメージで説明

スクリーン座標とワールド座標の変換は、カメラの行列を使った座標変換で実現します。

スクリーン座標からワールド座標への変換

スクリーン座標（2D）からワールド座標（3D）への変換は、カメラの逆行列を使います。

カメラからの距離を指定すれば、3D空間での位置を計算できます。

ワールド座標からスクリーン座標への変換

ワールド座標（3D）からスクリーン座標（2D）への変換は、カメラの行列を使います。

3D空間での位置を、画面座標に投影します。

カメラの役割

カメラは、3D空間を2D画面に投影する役割を持っています。

カメラの設定（視野角、位置、回転など）が、変換に影響します。

距離の重要性

スクリーン座標からワールド座標への変換では、カメラからの距離を指定する必要があります。

距離が分からない場合、レイキャストなどを使って取得する必要があります。

⚠️ 重要なポイント

スクリーン座標とワールド座標の変換は、カメラの行列を使った座標変換
スクリーン座標からワールド座標への変換には、カメラからの距離が必要
UnityのCamera関数を使うことで、簡単に変換できる
カメラの設定が、変換に影響する

Unityで実装する際の注意点（代表例）

Unityでスクリーン座標とワールド座標を変換する場合の注意点を見ていきましょう。

スクリーン座標からワールド座標への変換

Camera.ScreenToWorldPoint関数を使って、スクリーン座標からワールド座標に変換します。

public class ScreenToWorld : MonoBehaviour
{
    public Camera mainCamera;
    
    void Update()
    {
        // マウスのスクリーン座標を取得
        Vector3 screenPos = Input.mousePosition;
        screenPos.z = 10f; // カメラからの距離を指定
        
        // ワールド座標に変換
        Vector3 worldPos = mainCamera.ScreenToWorldPoint(screenPos);
        
        // 3Dオブジェクトを移動
        transform.position = worldPos;
    }
}

public class ScreenToWorld : MonoBehaviour

{

public Camera mainCamera;

void Update()

{

// マウスのスクリーン座標を取得

Vector3 screenPos = Input.mousePosition;

screenPos.z = 10f; // カメラからの距離を指定

// ワールド座標に変換

Vector3 worldPos = mainCamera.ScreenToWorldPoint(screenPos);

// 3Dオブジェクトを移動

transform.position = worldPos;

}

ワールド座標からスクリーン座標への変換

Camera.WorldToScreenPoint関数を使って、ワールド座標からスクリーン座標に変換します。

public class WorldToScreen : MonoBehaviour
{
    public Camera mainCamera;
    public Transform targetObject;
    
    void Update()
    {
        // ワールド座標からスクリーン座標に変換
        Vector3 screenPos = mainCamera.WorldToScreenPoint(targetObject.position);
        
        // UI要素を移動
        uiElement.transform.position = screenPos;
    }
}

public class WorldToScreen : MonoBehaviour

{

public Camera mainCamera;

public Transform targetObject;

void Update()

{

// ワールド座標からスクリーン座標に変換

Vector3 screenPos = mainCamera.WorldToScreenPoint(targetObject.position);

// UI要素を移動

uiElement.transform.position = screenPos;

}

レイキャストを使った変換

レイキャストを使って、マウス位置から3D空間の位置を取得します。

public class RaycastConversion : MonoBehaviour
{
    public Camera mainCamera;
    
    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Ray ray = mainCamera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
            RaycastHit hit;
            
            if (Physics.Raycast(ray, out hit))
            {
                // 衝突位置を取得
                Vector3 worldPos = hit.point;
                transform.position = worldPos;
            }
        }
    }
}

public class RaycastConversion : MonoBehaviour

{

public Camera mainCamera;

void Update()

{

if (Input.GetMouseButtonDown(0))

{

Ray ray = mainCamera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);

RaycastHit hit;

if (Physics.Raycast(ray, out hit))

{

// 衝突位置を取得

Vector3 worldPos = hit.point;

transform.position = worldPos;

}

UI要素の位置に3Dオブジェクトを配置

UI要素の位置に、3Dオブジェクトを配置する例です。

public class UIToWorld : MonoBehaviour
{
    public Camera mainCamera;
    public RectTransform uiElement;
    public Transform targetObject;
    
    void Update()
    {
        // UI要素のスクリーン座標を取得
        Vector3 screenPos = RectTransformUtility.WorldToScreenPoint(mainCamera, uiElement.position);
        screenPos.z = Vector3.Distance(mainCamera.transform.position, targetObject.position);
        
        // ワールド座標に変換
        Vector3 worldPos = mainCamera.ScreenToWorldPoint(screenPos);
        targetObject.position = worldPos;
    }
}

public class UIToWorld : MonoBehaviour

{

public Camera mainCamera;

public RectTransform uiElement;

public Transform targetObject;

void Update()

{

// UI要素のスクリーン座標を取得

Vector3 screenPos = RectTransformUtility.WorldToScreenPoint(mainCamera, uiElement.position);

screenPos.z = Vector3.Distance(mainCamera.transform.position, targetObject.position);

// ワールド座標に変換

Vector3 worldPos = mainCamera.ScreenToWorldPoint(screenPos);

targetObject.position = worldPos;

}

実装のコツ

カメラからの距離を適切に指定することが大切です。

レイキャストを使うことで、正確な位置を取得できます。

UI要素との連携では、RectTransformUtilityを使うと便利です。

博士

スクリーン座標とワールド座標の変換は、UIと3D空間をつなぐ重要な計算です。UnityのCamera関数を使うことで、簡単に変換できます。カメラからの距離を適切に指定することが大切ですよ！

まとめ

この記事では、スクリーン座標とワールド座標の変換について見てきました。

重要なポイントをおさらいします。

重要なポイント：

スクリーン座標とワールド座標の変換は、カメラの行列を使った座標変換
スクリーン座標からワールド座標への変換には、カメラからの距離が必要
UnityのCamera関数（ScreenToWorldPoint、WorldToScreenPoint）を使うことで簡単に変換できる
レイキャストを使うことで、正確な位置を取得できる
UI要素との連携では、RectTransformUtilityを使うと便利

スクリーン座標とワールド座標の変換は、UIと3D空間をつなぐ重要な計算です。

UnityのCamera関数を使うことで、簡単に変換できます。

カメラからの距離を適切に指定することが大切です。

実際のゲーム実装とセットで学ぶことで、理解が深まるはずです。

Unity入門の森では、スクリーン座標ワールド座標変換を含むベクトルと行列を、実際のゲーム実装とともに体系的に学べます。

ぜひチェックしてみてください。

【ゲームの作り方講座もプレゼント中！】

スクリーン座標ワールド座標変換とは何か（ゲーム制作目線）

ゲームでの具体的な使い道

マウス位置から3D位置への変換

3Dオブジェクトの画面表示位置

カメラからの距離を使った変換

UIと3Dオブジェクトの連携

考え方・仕組みを図解イメージで説明

スクリーン座標からワールド座標への変換

ワールド座標からスクリーン座標への変換

カメラの役割

距離の重要性

Unityで実装する際の注意点（代表例）

スクリーン座標からワールド座標への変換

ワールド座標からスクリーン座標への変換

レイキャストを使った変換

UI要素の位置に3Dオブジェクトを配置

実装のコツ

まとめ

コメント