Unity3D学习笔记（9）—— 粒子光环

时间：2016-04-26 20:10:11 阅读：901 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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参考网站首页的光环效果：http://i-remember.fr/en

利用Unity做了一个类似的光环：（后面还有进阶效果哦~）

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可以观察到光环有最小半径和最大半径，并且光环的中间部分比边缘有更多的粒子。眼尖的可以发现这个光环至少有2层，外环顺时针旋转，内环逆时针旋转。除此以外，每个粒子都会游离，并不是规规矩矩地转圈。

我是这么设计的：

1. 所有粒子运动由程序控制。

2. 使用参数方程 x = cos(t), y = sin(t) 计算粒子位置，其中t是角度。

3. 使用PingPong函数让粒子在半径方向上游离。

步骤一

新建一个空对象，重命名为ParticleHalo，然后在其下面新建一个空的子对象，重命名为Clockwise_outer。

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选择子对象，添加组件->Effects->Particle System。

步骤二

新建C#脚本，命名为ParticleHalo。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ParticleHalo : MonoBehaviour
{
    void Start ()
    {
    }

    void Update ()
    {
    }
}

步骤三

定义新的结构CirclePosition，用来记录每个粒子的当前半径、角度和时间，其中时间是做游离运动需要的。

public class CirclePosition
{
    public float radius = 0f, angle = 0f, time = 0f;
    public CirclePosition(float radius, float angle, float time)
    {
        this.radius = radius;   // 半径
        this.angle = angle;     // 角度
        this.time = time;       // 时间
    }
}

声明ParticleHalo的私有变量，粒子系统和粒子是必须的，CirclePosition对应每个粒子，因此也是必须的。

    private ParticleSystem particleSys;  // 粒子系统
    private ParticleSystem.Particle[] particleArr;  // 粒子数组
    private CirclePosition[] circle; // 极坐标数组

其次粒子的数量、粒子大小、旋转的最大最小半径等也得有。

    public int count = 10000;       // 粒子数量
    public float size = 0.03f;      // 粒子大小
    public float minRadius = 5.0f;  // 最小半径
    public float maxRadius = 12.0f; // 最大半径
    public bool clockwise = true;   // 顺时针|逆时针
    public float speed = 2f;        // 速度
    public float pingPong = 0.02f;  // 游离范围

ParticleHalo开始的时候需要设置粒子发射器的参数，因为粒子的运动全部由程序实现，所以记得要把粒子的初始速度设置为0。

    void Start ()
    {   // 初始化粒子数组
        particleArr = new ParticleSystem.Particle[count];
        circle = new CirclePosition[count];

        // 初始化粒子系统
        particleSys = this.GetComponent<ParticleSystem>();
        particleSys.startSpeed = 0;            // 粒子位置由程序控制
        particleSys.startSize = size;          // 设置粒子大小
        particleSys.loop = false;
        particleSys.maxParticles = count;      // 设置最大粒子量
        particleSys.Emit(count);               // 发射粒子
        particleSys.GetParticles(particleArr);

        RandomlySpread();   // 初始化各粒子位置
    }

RandomlySpread将所有的粒子随机分布在圆圈轨道上。

    void RandomlySpread()
    {
        for (int i = 0; i < count; ++i)
        {   // 随机每个粒子距离中心的半径，同时希望粒子集中在平均半径附近
            float midRadius = (maxRadius + minRadius) / 2;
            float minRate = Random.Range(1.0f, midRadius / minRadius);
            float maxRate = Random.Range(midRadius / maxRadius, 1.0f);
            float radius = Random.Range(minRadius * minRate, maxRadius * maxRate);

            // 随机每个粒子的角度
            float angle = Random.Range(0.0f, 360.0f);
            float theta = angle / 180 * Mathf.PI;

            // 随机每个粒子的游离起始时间
            float time = Random.Range(0.0f, 360.0f);

            circle[i] = new CirclePosition(radius, angle, time);

            particleArr[i].position = new Vector3(circle[i].radius * Mathf.Cos(theta), 0f, circle[i].radius * Mathf.Sin(theta));
        }

        particleSys.SetParticles(particleArr, particleArr.Length);
    }

OK，将脚本挂载在Closkwise_outer上，此时可以试着运行一下，成功的话会出现这样的画面：

步骤四

嗯，怎么让粒子旋转起来呢？简单的想法是在Update函数里逐渐改变粒子的角度：

    void Update ()
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            if (clockwise)  // 顺时针旋转
                circle[i].angle -= 0.1f;
            else            // 逆时针旋转
                circle[i].angle += 0.1f;

            // 保证angle在0~360度
            circle[i].angle = (360.0f + circle[i].angle) % 360.0f;
            float theta = circle[i].angle / 180 * Mathf.PI;

            particleArr[i].position = new Vector3(circle[i].radius * Mathf.Cos(theta), 0f, circle[i].radius * Mathf.Sin(theta));
        }

        particleSys.SetParticles(particleArr, particleArr.Length);
    }

运行一下，你很快会发现，有点假！特别是当粒子比较大比较明显的时候。

没错，这是因为我们为每个粒子角度添加的增量都是一样的，因此看上去就好像是一张图片在旋转，而不是每个粒子在运动。

为解决这个问题，我让粒子角度的增量不全部一样，需要添加一个差分层变量tier：

    private int tier = 10;  // 速度差分层数
    void Update ()
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            if (clockwise)  // 顺时针旋转
                circle[i].angle -= (i % tier + 1) * (speed / circle[i].radius / tier);
            else            // 逆时针旋转
                circle[i].angle += (i % tier + 1) * (speed / circle[i].radius / tier);

            // 保证angle在0~360度
            circle[i].angle = (360.0f + circle[i].angle) % 360.0f;
            float theta = circle[i].angle / 180 * Mathf.PI;

            particleArr[i].position = new Vector3(circle[i].radius * Mathf.Cos(theta), 0f, circle[i].radius * Mathf.Sin(theta));
        }

        particleSys.SetParticles(particleArr, particleArr.Length);
    }

有了这个差分层变量，所有粒子分成了10个阵营，每个阵营角度增量不一样。我还在后面添加了一个系数，这个系数和粒子的半径关联，使得离中心越远的粒子角度增量越小，转得越慢。有了这个变化，再运行一下，发现粒子运动没那么死板了。

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步骤五

现在粒子已经可以旋转了，但是还是感觉有点死板，为什么呢？原来是因为粒子只在角度变化上有了区分，在半径方向上还是很统一。有什么办法能令到粒子的半径在允许的波动范围内移动呢？非常幸运的是，Unity的Mathf类提供了方法PingPong。PingPong顾名思义就是乒乓球的意思，乒乓球是来回运动的，因此PingPong函数就是使得值在范围内来回变动，使用方法具体参考API。

把下面的程序添加到Update方法中：

            // 粒子在半径方向上游离
            circle[i].time += Time.deltaTime;
            circle[i].radius += Mathf.PingPong(circle[i].time / minRadius / maxRadius, pingPong) - pingPong / 2.0f;

然后看看效果是不是好点了：

步骤六

现在的粒子已经近乎独立运动了，运动没问题了，接下来就是光效了。光效怎么体现？透明度是一个不错的方法。使用透明度可以使用Gradient类。在ParticleHalo类里添加新的私有变量，并在Start里面初始化Gradient对象。

    public Gradient colorGradient;
    void Start ()
    {   // 初始化粒子数组
        particleArr = new ParticleSystem.Particle[count];
        circle = new CirclePosition[count];

        // 初始化粒子系统
        particleSys = this.GetComponent<ParticleSystem>();
        particleSys.startSpeed = 0;            // 粒子位置由程序控制
        particleSys.startSize = size;          // 设置粒子大小
        particleSys.loop = false;
        particleSys.maxParticles = count;      // 设置最大粒子量
        particleSys.Emit(count);               // 发射粒子
        particleSys.GetParticles(particleArr);

        // 初始化梯度颜色控制器
        GradientAlphaKey[] alphaKeys = new GradientAlphaKey[5];
        alphaKeys[0].time = 0.0f; alphaKeys[0].alpha = 1.0f;
        alphaKeys[1].time = 0.4f; alphaKeys[1].alpha = 0.4f;
        alphaKeys[2].time = 0.6f; alphaKeys[2].alpha = 1.0f;
        alphaKeys[3].time = 0.9f; alphaKeys[3].alpha = 0.4f;
        alphaKeys[4].time = 1.0f; alphaKeys[4].alpha = 0.9f;
        GradientColorKey[] colorKeys = new GradientColorKey[2];
        colorKeys[0].time = 0.0f; colorKeys[0].color = Color.white;
        colorKeys[1].time = 1.0f; colorKeys[1].color = Color.white;
        colorGradient.SetKeys(colorKeys, alphaKeys);

        RandomlySpread();   // 初始化各粒子位置
    }

然后在Update中根据粒子的角度改变粒子的透明度。

    particleArr[i].color = colorGradient.Evaluate(circle[i].angle / 360.0f);

运行后的效果：

步骤七

最后一步了，我们只做了外环，内环和外环的脚本是一样的，只是需要调整一下参数。首先回到对象层次树，在ParticleHalo下再新建空对象，命名为Anticlockwise_inner。同样添加脚本ParticleHalo.cs和粒子系统AddComponent->Effects->Particle System。

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