Unity 中背景时间环与灯光的配合

Unity 中背景时间环与灯光的配合

1. 效果描述

假设有一背景时间环以一定的速度转动来表达昼夜变化。而想用灯光来配合时间环的转动，来将昼夜变化更加自然的体现出来。

灯光主要可以通过以下两个方面来体现时间的变化：

• 光照强度
  • 正午时光照强度最强
  • 午夜时光照强度最弱
• 光照颜色
  • 正午时光照颜色为橘黄色
  • 午夜时光照颜色为暗蓝色

光照的变化应当是随着背景时间环而渐变的。

表现如下图所示：
正午时：

午夜时：

2. 解决思路

背景时间环是一直在转动的，可以根据当前的转动角度来决定灯光的强度与颜色属性。
分析可得以下映射表：

时间	角度a	灯光强度s	灯光颜色c
正午	0°	1.5	255，244，214
午夜	-180°	0.25	144，259，204

可以看出输入值是角度，输出值是灯光强度与灯光颜色，而这两个输出值都是在一定范围内周期性变化。
由此可想到使用三角函数公式。

灯光强度公式如下：
$s=0.625cos(a)+0.65$

因为开始旋转角度为0时是正午，灯光强度为最大值1.5，所以使用cos函数
其中振幅A = 0.625 是根据(1.5-0.25)/2得到的。

3. 代码实现

时间环控制代码如下：

public class TimeRingController : MonoBehaviour
{
    public LightController LC;
    public Vector3 playSpeed;
    private bool isDayTime;
    private bool isPlaying;

    public bool IsDayTime { get => isDayTime; set => setTime(value); }
    public bool IsPlaying { get => isPlaying; set => isPlaying = value; }

    void Start()
    {
        LC = GameObject.Find("Light").GetComponent<LightController>();
        isDayTime = true;
        isPlaying = false;
    }
    //转动时间环函数
    private void FixedUpdate()
    {
        if (isPlaying)
        {
            transform.Rotate(playSpeed, Space.Self);
            //根据当前角度设置灯光属性
            LC.setTimeByAngle(transform.rotation.eulerAngles.z);
        }
            
    }
    private void setTime(bool isDayTime)
    {
        this.isDayTime = isDayTime;
        if (isDayTime)
        {
            transform.rotation = Quaternion.Euler(new Vector3(0, 0, 0));
            LC.setTime(true);
        }
        else
        {
            transform.rotation = Quaternion.Euler(new Vector3(0, 180, 0));
            LC.setTime(false);
        }
            
    }
}

灯光控制代码如下：

using UnityEngine;

public class LightController : MonoBehaviour
{
    private Light theLight;
    public float maxInstensity;
    public float minInstensity;
    public Color dayTimeColor;
    public Color nightTimeColor;
    public float speed;

    private void Start()
    {
        theLight = gameObject.GetComponent<Light>();
    }
    //三角函数的实现
    private float trigonometric(float min, float max,float angle)
    {
        float rad = angle * Mathf.Deg2Rad;
        float A = (max - min) / 2.0f;
        float fai = min + A;
        return A * Mathf.Cos(rad) + fai;
    }
    //根据角度转换灯光属性
    public void setTimeByAngle(float angle)
    {
        theLight.intensity = trigonometric(minInstensity,maxInstensity,angle);
        if(100<angle && angle<200)
            theLight.color = nightTimeColor;
        else
            theLight.color = dayTimeColor;
    }
    public void setTime(bool isDayTime)
    {
        if (isDayTime)
        {
            theLight.intensity = maxInstensity;
            theLight.color = dayTimeColor;
        }
        else
        {
            theLight.intensity = minInstensity;
            theLight.color = nightTimeColor;
        }
    }
}

4. 需要注意的点

• GameObject的transform.rotation属性是四元数，得转换为欧拉角然后再转换为弧度制才能使用

• 2D精灵是无法对3D的灯光有反应的
  因为2D精灵使用的是默认的2D图片材质
  想要让3D灯光在2D精灵图片上有效果，需要自定义材质
  如下图所示：
  

  其中渲染模式(RenderingMode)要设置为：Cutout，其它设置根据需求进行更改。