Unity粒子系统-粒子光环

前言

这是中山大学数据科学与计算机学院2019年3D游戏编程与设计的第八次作业
所有项目与代码已上传至github当中，欢迎大家访问。
github个人主页: https://starashzero.github.io
3D游戏编程与设计主页: https://starashzero.github.io/3DGameDesign
本次作业项目地址: https://github.com/StarashZero/3DGameDesign/tree/master/hw8

项目要求

参考潘老师博客
本次作业基本要求是三选一

1、简单粒子制作
按参考资源要求，制作一个粒子系统，参考资源
使用 3.3 节介绍，用代码控制使之在不同场景下效果不一样
2、完善官方的“汽车尾气”模拟
使用官方资源资源 Vehicle 的 car，使用 Smoke 粒子系统模拟启动发动、运行、故障等场景效果
3、参考 http://i-remember.fr/en 这类网站，使用粒子流编程控制制作一些效果，如“粒子光环”
可参考以前作业

我选择的是做第三个，完成一个简陋的盗版http://i-remember.fr/en网页效果

作品效果

光环产生过程
光环收缩与还原
视频演示
https://v.youku.com/v_show/id_XNDQyNTE2MzM5Mg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

预置体

总共有两个预置体: 粒子海洋、粒子光环。
创建空对象并为起添加Particle System的组件，属性配置如下:
在这里插入图片描述

代码解释

ParticleSea
粒子海洋的代码编写参考了文章Unity制作神奇的粒子海洋!
没有进行多少改动，只是修改了部分参数

public class ParticleSea : MonoBehaviour
{

    ParticleSystem particleSystem;
    ParticleSystem.Particle[] particlesArray;

    public float spacing = 1;
    public int seaResolution = 100;
    public float noiseScale = 0.1f;
    public float heightScale = 4f;
    float perlinNoiseAnimX = 0.01f;
    float perlinNoiseAnimY = 0.01f;
    public Gradient colorGradient;

    void Start()
    {
        particleSystem = gameObject.GetComponent<ParticleSystem>();
        particlesArray = new ParticleSystem.Particle[seaResolution * seaResolution];
        particleSystem.maxParticles = seaResolution * seaResolution;
        particleSystem.Emit(seaResolution * seaResolution);
        particleSystem.GetParticles(particlesArray);
    }

    private void Update()
    {
        for (int i = 0; i < seaResolution; i++)
        {
            for (int j = 0; j < seaResolution; j++)
            {
                float zPos = Mathf.PerlinNoise(i * noiseScale + perlinNoiseAnimX, j * noiseScale + perlinNoiseAnimY);
                particlesArray[i * seaResolution + j].startColor = colorGradient.Evaluate(zPos);
                particlesArray[i * seaResolution + j].position = new Vector3(i * spacing, zPos * heightScale, j * spacing);
            }
        }

        perlinNoiseAnimX += 0.01f;
        perlinNoiseAnimY += 0.01f;

        particleSystem.SetParticles(particlesArray, particlesArray.Length);
    }

}

ParticleRing
粒子光环的代码很多参考了师兄的博客，并根据自己的理解加了很多特性
需要用到一个结构体了记录粒子的位置，除了记录粒子的半径、角度和运行时间外，现在会额外记录一个约束半径(粒子的初半径)，便于实现粒子位置还原

CirclePosition[] circles;                   //粒子位置
class CirclePosition
{
    public float radius = 0f, angle = 0f, time = 0f, targetRadius = 0f;
    public CirclePosition(float radius, float angle, float time, float targetRadius)
    {
        this.radius = radius;                   //半径    
        this.angle = angle;                     //角度
        this.time = time;                       //运行时间                              
        this.targetRadius = targetRadius;       //约束半径
    }
}

在Start()函数中对参数进行初始化，并设置各的属性粒子，另外需要保证粒子的位置按索引排序，便于实现开始时粒子逐渐出现的效果

public int count = 3000;                    //粒子数量
public float size = 0.1f;                   //粒子大小
public float maxRadius = 12f;               //最大半径
public float minRadius = 7f;                //最小半径
public float speed = 2f;                    //初始速度
void Start()
{
    particlesArray = new ParticleSystem.Particle[count];
    circles = new CirclePosition[count];
    particleSystem = gameObject.GetComponent<ParticleSystem>();
    particleSystem.maxParticles = count;
    particleSystem.startSize = size;
    particleSystem.Emit(count);
    particleSystem.GetParticles(particlesArray);
    float midRadius = (maxRadius + minRadius) / 2;
    float minRate = Random.Range(1.0f, midRadius / minRadius);
    float maxRate = Random.Range(midRadius / maxRadius, 1.0f);
    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
        //设置半径
        float radius = Random.Range(minRadius * minRate, maxRadius * maxRate);
        //设置角度
        float angle = (float)i / count * 360f;

        float theta = angle / 180 * Mathf.PI;
        //保存粒子初位置
        circles[i] = new CirclePosition(radius, angle, (float)i / count * 360f, radius);
        //设置粒子初位置
        particlesArray[i].position = new Vector3(radius * Mathf.Cos(theta), radius * Mathf.Sin(theta), 0);
    }
    particleSystem.SetParticles(particlesArray, particlesArray.Length);
}

要实现粒子逐渐出现的效果，需要记录粒子光环出现的时间，并且按照索引让粒子逐渐出现

public float time = 0;                      //时间
//增加时间，并计算当前应该显示的粒子的最低索引
time = (time + Time.deltaTime) > 5 ? 5 : (time + Time.deltaTime);
int tar = count - (int)(Mathf.Pow(time / 5, 3) * count);  
//设置粒子颜色
if (i < tar)
    particlesArray[i].startColor = gradient.Evaluate(0.5f);             //粒子全透明
else
{
    float deep = circles[i].angle / 360f > 0.6f ? (circles[i].angle / 360f) : (circles[i].angle / 360f < 0.4f ? circles[i].angle / 360f : 0.4f);    //不允许全透明
    particlesArray[i].startColor = gradient.Evaluate(deep);
}

要让粒子能够运动，需要变动粒子的角度，同时让粒子在半径上波动使运动更自然

//粒子角度增加
circles[i].angle = (circles[i].angle - Random.Range(0.4f, 0.6f) + 360f) % 360f;

float theta = circles[i].angle / 180 * Mathf.PI;

//粒子半径变动
circles[i].time += Time.deltaTime;
circles[i].radius += Mathf.PingPong(circles[i].time / minRadius / maxRadius, pingPong) - pingPong / 2.0f;

要让光环能够收缩，最简单的办法是减小最大半径，因此必须让粒子能够随着最大半径变化而运动

//将粒子锁定至最大半径与最小半径之间
if (circles[i].radius < minRadius)
    circles[i].radius += Time.deltaTime;
else if (circles[i].radius>maxRadius)
    circles[i].radius -= Time.deltaTime;

当最大半径增大时，粒子位置需要自动恢复到原位置，因此粒子需要有向约束半径位移的趋势

//约束粒子半径，使得粒子有向初半径位移的趋势
if (circles[i].radius < circles[i].targetRadius)
    circles[i].radius += 0.01f;
else if (circles[i].radius > circles[i].targetRadius)
    circles[i].radius -= 0.01f;

SimpleController
SimpleController是一个简易的控制器，生成粒子光环和粒子海洋，并且处理用户点击事件

public class SimpleController : MonoBehaviour
{
    GameObject particleSea;
    GameObject particleRing;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        //生成粒子光环
        particleRing = GameObject.Instantiate<GameObject>(Resources.Load<GameObject>("Prefabs/ParticleRing"), new Vector3(0, 0, 15), Quaternion.identity);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        //当粒子光环完全出现后生成粒子海洋
        if (particleSea == null && particleRing.GetComponent<ParticleRing>().time == 5)
            particleSea = GameObject.Instantiate<GameObject>(Resources.Load<GameObject>("Prefabs/ParticleSea"), new Vector3(-45, -8, -5), Quaternion.identity);
    }

    private void OnGUI()
    {
        //当用户点击按钮后，改变粒子光环的最大半径
        if (particleSea != null&&GUI.Button(new Rect(Screen.width/2-20,Screen.height/2-10,40,40), "+"))
        {
            particleRing.GetComponent<ParticleRing>().maxRadius = particleRing.GetComponent<ParticleRing>().maxRadius == 12 ? 9 : 12;
        }
    }
}

StarashZ

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