Unityにおける座標系と座標変換の技術資料

2026年10月8日

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ワールド座標・スクリーン座標・RectTransform座標の違いをまず整理したい方は、【Unity】ワールド座標、スクリーン座標、RectTransform座標を先にご覧ください。

Unityには、ゲームオブジェクトやUIの位置を制御するために複数の座標系が存在します。これらの座標系を理解し、適切に変換することで、3Dオブジェクトの操作やUIのレイアウトを柔軟に行うことができます。主要な座標系には、ワールド座標、ローカル座標、スクリーン座標、ビューポート座標などがあります。さらに、Unity UIには特有の座標系があります。

ワールド座標・ローカル座標・スクリーン座標・ビューポート座標・UI座標の違いと、座標系どうしの主な変換方法

1. Unityの主要な座標系

1.1 ワールド座標（World Coordinates）

ワールド座標は、Unityのシーン全体に対する絶対的な座標系です。シーンの中心（原点）は (0, 0, 0) で、すべてのオブジェクトがこの基準に基づいて配置されます。ゲーム内のオブジェクトは、主にワールド座標で位置や回転を制御します。

transform.position = new Vector3(5, 3, -2);

上記のコードは、オブジェクトをワールド座標の (5, 3, -2) に移動させます。

1.2 ローカル座標（Local Coordinates）

ローカル座標は、オブジェクトの親オブジェクトに対する相対的な座標です。親オブジェクトが存在する場合、その親を基準にして位置が設定されます。

transform.localPosition = new Vector3(1, 2, 0);

これは、親オブジェクトに対して相対位置 (1, 2, 0) にオブジェクトを配置します。

1.3 スクリーン座標（Screen Coordinates）

スクリーン座標は、画面のピクセル単位で表される座標系です。画面の左下が (0, 0) で、右上が (Screen.width, Screen.height) となります。マウスやタッチの位置は、スクリーン座標で取得されます。下のコードはマウスの例です（タッチも含めて扱う場合は、Mouse.current の代わりに Pointer.current を使えます）。

Vector3 mousePosition = Mouse.current.position.ReadValue();
Debug.Log(mousePosition);

このコードは、マウスのスクリーン座標を取得して表示します。なお、Mouse を使うときは、スクリプトの先頭に using UnityEngine.InputSystem; が必要です。

1.4 ビューポート座標（Viewport Coordinates）

ビューポート座標は、カメラの視野に基づく相対的な座標系です。左下が (0, 0)、右上が (1, 1) となり、カメラの視野内でオブジェクトの位置を相対的に示します。

Vector3 viewportPosition = Camera.main.ScreenToViewportPoint(Mouse.current.position.ReadValue());

このコードは、マウスのスクリーン座標をビューポート座標に変換します。

2. Unity UIの座標系

2.1 Canvasの種類と座標系

UnityのUIは、Canvasというコンポーネントで管理されます。Canvasには、UI要素を描画するための3つのモードがあり、それぞれで座標系が異なります。

  • Screen Space – Overlay: 画面全体に対してUIが描画されます。UI要素の基準点は、RectTransformのアンカー設定によって決まります。例えば、アンカーが (0.5, 0.5) の場合は画面の中央が基準になります。
  • Screen Space – Camera: UIは指定されたカメラに対して描画されます。この場合、UIの位置はカメラのスクリーン座標に基づいて決まります。
  • World Space: UI要素が3D空間内に配置され、ワールド座標で管理されます。3Dオブジェクトと同じように扱われ、UI要素はカメラの視点や位置に影響を受けます。

2.2 RectTransformコンポーネント

UI要素の位置を表す座標を、この記事では「UI座標」と呼びます。RectTransformのローカル座標のことで、【Unity】ワールド座標、スクリーン座標、RectTransform座標で「RectTransform座標」と呼んでいるものと同じです。

UI要素は通常のTransformではなく、RectTransformを使用して位置やサイズが制御されます。RectTransformは、以下のプロパティを持っています。

  • Anchors: UI要素の基準位置を決定します。アンカーを変更することで、UIの相対的な位置を動的に変更できます。
  • Pivot: 回転やスケールの基準となる点です。Anchored Position が示す位置は、この点を基準にします。
  • Anchored Position: アンカーに基づいた相対座標で、UI要素の正確な位置を指定します。

3. 座標変換の用途と方法

3.1 スクリーン座標 → ワールド座標

用途: マウスやタッチのスクリーン位置を3D空間のワールド座標に変換する際に使用します。これにより、3Dオブジェクトの選択や移動操作が可能になります。

ここで得られるのは、カメラから指定した距離（下のコードでは z = 10）にある空間上の点です。クリックした物体の表面の位置ではありません。

Vector3 mousePosition = Mouse.current.position.ReadValue();
// カメラから見て、どの距離の位置に変換するかを指定する（z）
mousePosition.z = 10f;
Vector3 worldPosition = Camera.main.ScreenToWorldPoint(mousePosition);

3.2 スクリーン座標 → UIのローカル座標

用途: スクリーン上のクリックやタップ位置を、UIのローカル座標に変換して、UI要素内の正確な位置を取得するために使用します。

RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle
(
    uiRectTransform, 
    Mouse.current.position.ReadValue(), 
    null, // Screen Space - Overlay の場合は null（Screen Space - Camera の場合は、そのCanvasのカメラ）
    out Vector2 localPoint
);

3.3 スクリーン座標 → ビューポート座標

用途: カメラの視野に対する相対的な位置を取得し、画面サイズに依存せずにオブジェクトを配置する際に使用します。

Vector3 viewportPosition = Camera.main.ScreenToViewportPoint(Mouse.current.position.ReadValue());

3.4 ワールド座標 → スクリーン座標

用途: 3D空間内のオブジェクトの位置をスクリーン座標に変換し、UIやエフェクトを画面上で同期させる場合に使用します。

Vector3 screenPosition = Camera.main.WorldToScreenPoint(transform.position);

4. 実用例

4.1 クリック位置にオブジェクトを配置する（スクリーン座標 → ワールド座標）

マウスクリックした位置にオブジェクトを配置する例です。

if (Mouse.current.leftButton.wasPressedThisFrame) 
{
    Vector3 mousePosition = Mouse.current.position.ReadValue();

    // カメラから見て、どの距離の位置に変換するかを指定する
    mousePosition.z = 10f;

    Vector3 worldPosition = Camera.main.ScreenToWorldPoint(mousePosition);
    Instantiate(objectPrefab, worldPosition, Quaternion.identity);
}

2Dの場合

if (Mouse.current.leftButton.wasPressedThisFrame) 
{
    Vector3 mousePosition = Mouse.current.position.ReadValue();
    mousePosition.z = -Camera.main.transform.position.z;

    Vector3 worldPosition = Camera.main.ScreenToWorldPoint(mousePosition);
    worldPosition.z = 0f;

    Instantiate(objectPrefab, worldPosition, Quaternion.identity);
}

このコードは、マウスクリックしたスクリーン座標をワールド座標に変換し、その位置にオブジェクトを生成します。

4.2 UI要素内のタップ位置を取得する（スクリーン座標 → UIのローカル座標）

クリックされた位置をUIのローカル座標に変換して処理します。

RectTransformUtility.ScreenPointToLocalPointInRectangle
(
    uiRectTransform, 
    Mouse.current.position.ReadValue(), 
    null, // Screen Space - Overlay の場合は null（Screen Space - Camera の場合は、そのCanvasのカメラ）
    out Vector2 localPoint
);
Debug.Log("Local UI position: " + localPoint);

まとめ

  • ワールド座標は、シーン全体に対する絶対的な位置を表し、3Dオブジェクトの操作に使用されます。
  • ローカル座標は、親オブジェクトに対する相対的な位置を示し、親子関係に基づくオブジェクトの位置調整に使われます。
  • スクリーン座標は、画面上のピクセル単位の座標系で、マウスやタッチ入力の処理に使用されます。
  • ビューポート座標は、カメラの視野に対する相対的な位置を示し、画面サイズに依存しないオブジェクトの配置に利用されます。

これらの座標系を相互に変換することで、ゲームオブジェクトやUIの動的な配置・操作を柔軟に行うことが可能です。この資料を基に、様々なシーンで座標変換を効果的に活用してください。

Rayへの変換は別の考え方

画面上の位置から3D空間内のオブジェクトを選択したい場合は、ScreenToWorldPoint() で一点に変換するのではなく、Camera.ScreenPointToRay() で Ray を作成します。2つの違いは次のとおりです。

  • ScreenToWorldPoint() は、点から点への変換です。指定した距離の位置が、物体の有無に関係なく返ります。
  • ScreenPointToRay() は、画面上の点から3D空間へ伸びる線（Ray）を作る処理です。この Ray を Physics.Raycast() に渡すと、最初に当たったコライダーとその位置を調べられます。
  • 3Dでクリックした物体を選ぶ場合は Raycast を使います。

Ray と Raycast については別記事で詳しく解説しています。

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Posted by hidepon