Unity3D学习（12）之粒子光环

        这是师兄的博客，写得很棒，所以转载和大家分享，心中万分膜拜，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~）

        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。

        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。

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。

        内环是逆时针旋转的，因此把clockwise的勾去掉，同时修改参数直到效果满意。事实上，还可以添加一个顺时针的内环，让圆圈更明显。

 

进阶

        Unity自带的粒子不太给力，比如不够亮！不会发光！当粒子比较小的时候会变得很暗，相信你们也发现了。这时候有两个选择，要么自己写shader，要么使用第三方插件。介于目前水平和时间有限，我使用了第三方插件Glow11，在制作太阳系的章节中也有提到过。

        首先导入Glow11插件，Assets->Import Package->Custom Package->Glow11。

        给Main Camera添加Glow11组件（发现了吧，其实发光效果是产生在摄像机上的），修改粒子系统的材质 Particle System->Render->Material->Default-Material。

 

        现在看看效果怎样：

        闪瞎了…果然太亮了也不是很好…还是喜欢朦胧美。