关于Unity ParticleSystem的一些"冷"知识-白红宇

关于Unity ParticleSystem的一些"冷"知识

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发布时间：2019-05-26

本文共 8085 字，大约阅读时间需要 26 分钟。

目前的游戏开发中，粒子系统的使用想必是标配了，Unity自然也提供了相应的解决方案：ParticleSystem，网上对ParticleSystem的介绍也非常之多（譬如，，还有），虽然相关的资料教程不少，但多是一些如何使用之类的常规信息，对于一些虽然有些“生冷”，但仍然可能遇到的粒子知识，网上涉及的资源便不多了，本篇就随便讲讲自己遇到的几个ParticleSystem的“冷”知识~

1. 如何在Editor下Playback粒子效果？

Unity本身自带ParticleEditor，正常情况下选中所编辑的粒子即可Playback，但是当我们切换选择到其他GameObject的时候，之前粒子的Playback便停止了，这在某些时候可能会给我们开发带来不便，考虑你基于Unity开发了一个表现预览器，预览器里显示的内容可能包括角色模型，技能特效等等各种内容，如果我们在编辑器中选择了某个GameObject节点，我们的期望自然是在视图中可以看到挂接在该GameObject下的所有显示效果，其中几乎肯定会有粒子特效，如果你简单的尝试调用一下ParticleSystem的Play接口，就会发现在Editor模式下粒子并不会如期的进行Playback……

一个Workaround的方案是仅在UnityEditor的Play模式下才提供粒子的Playback，这在一般情况下是可以接受的，但是算不上一个很好的方案，更好的解决方法还是实现Editor模式下的粒子Playback功能，能办到吗？

其实是可以的，其中的关键是用好接口~

简单看下该接口的API说明：

Fastforwards the particle system by simulating particles over given period of time, then pauses it.

该接口能够模拟粒子快进一段指定时间并停止粒子，Nice，如果我们在Editor下的Update中持续对该接口进行调用，并传递deltaTime作为时间参数，那么粒子便能在Editor下Playback起来了！

简单看下示例代码：

// desc simple particle playback window// maintainer hugoyuusing System;using System.Collections.Generic;using UnityEngine;using UnityEditor;public class ParticlePlaybackWindow : EditorWindow{    // implementation details here    // Called multiple times per second on all visible windows.    void Update()    {        if (m_playbackState == PlaybackState.Playing)        {            if (m_particlePlayback.HaveParticleSystems())            {                // simulate particles                if (m_lastUpdateTime <= 0)                {                    m_lastUpdateTime = Time.realtimeSinceStartup;                }                m_particlePlayback.Update(Time.realtimeSinceStartup - m_lastUpdateTime);                m_lastUpdateTime = Time.realtimeSinceStartup;                // repaint views                EditorUtil.RepaintView();            }        }    }		// implementation details here	}

其中的核心代码便是这句

m_particlePlayback.Update(Time.realtimeSinceStartup - m_lastUpdateTime);

简单看下ParticlePlayback的实现：

// desc simple particle play back implementation// maintainer hugoyuusing System.Collections.Generic;using System.Collections.ObjectModel;using UnityEngine;using UnityEditor;class ParticlePlayback{    // implementation details here    public void Update(float deltaTime)    {        for (int i = 0; i < m_particleSystems.Count; ++i)        {            // NOTE need false params here since default params are all true            m_particleSystems[i].Simulate(deltaTime, false, false);        }    }    // implementation details here}

2. 粒子可以Scale吗？

对于很早便开始接触Unity的朋友，对于这个问题的回答可能是否定的，至少在运行模式下是否定的，不过这个观点已经过时了，现在我们已经可以很方便的缩放ParticleSystem了，至于如何做，容我细细道来~

Unity5.3版本之前，ParticleSystem并不能很好的受Transform的缩放影响，为了达到Scale的目的，一个方法是根据Scale动态的改变ParticleSystem的各项粒子属性，譬如大小、速度等等，但是由于粒子的不少属性并没有暴露给脚本使用，导致必须使用SerializedObject来进行反射获取，这也进一步导致该方法只能在编辑器环境下使用，网上相关的资料不少也是该方法的不同实现（譬如和），简单列下示例代码：

void ScaleShurikenSystems(float scaleFactor){#if UNITY_EDITOR 		//get all shuriken systems we need to do scaling on		ParticleSystem[] systems = GetComponentsInChildren
   
    ();	    for (int index = 0; index < systems.Length; index++)	    {	        ParticleSystem system = systems[index];	        system.startSpeed *= scaleFactor;	        system.startSize *= scaleFactor;	        system.gravityModifier *= scaleFactor;	        //some variables cannot be accessed through regular script, we will acces them through a serialized object	        SerializedObject so = new SerializedObject(system);	        //unity 4.0 and onwards will already do this one for us#if UNITY_3_5 			so.FindProperty("ShapeModule.radius").floatValue *= scaleFactor;			so.FindProperty("ShapeModule.boxX").floatValue *= scaleFactor;			so.FindProperty("ShapeModule.boxY").floatValue *= scaleFactor;			so.FindProperty("ShapeModule.boxZ").floatValue *= scaleFactor;#endif	        so.FindProperty("VelocityModule.x.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("VelocityModule.y.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("VelocityModule.z.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ClampVelocityModule.magnitude.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ClampVelocityModule.x.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ClampVelocityModule.y.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ClampVelocityModule.z.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ForceModule.x.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ForceModule.y.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ForceModule.z.scalar").floatValue *= scaleFactor;	        so.FindProperty("ColorBySpeedModule.range").vector2Value *= scaleFactor;	        so.FindProperty("SizeBySpeedModule.range").vector2Value *= scaleFactor;	        so.FindProperty("RotationBySpeedModule.range").vector2Value *= scaleFactor;	        so.ApplyModifiedProperties();	    }#endif}

另外的一种缩放粒子的方式是使用定制的Shader，这种方法便不存在只能在Editor下使用的限制了，但是需要为所有粒子使用到的Shader扩展Scale功能，感觉上也是略有不便，网上也有不少相关的介绍，譬如和，有兴趣的朋友可以细致看看，在此便不列代码了。

Unity5.3之后，ParticleSystem为脚本导出了相关的属性接口，并且很好的支持了Transform的Scale变换，相关的介绍可以看和（还有个小讨论），同样的，我们仍然可以沿用之前改变粒子属性的方法来达到缩放的目的，只是这次我们不再需要SerializedObject了，自然代码也“清新”了许多，上有段示例代码，大概贴一下：

static void ScaleSystem(ParticleSystem particles, float scale, bool scalePosition, ParticleScalerOptions options = null){    if (options == null) { options = defaultOptions; }	if (scalePosition) { particles.transform.localPosition *= scale; }	particles.startSize *= scale;	particles.gravityModifier *= scale;	particles.startSpeed *= scale;	if (options.shape)	{		var shape = particles.shape;		shape.radius *= scale;		shape.box = shape.box * scale;	}	if (options.velocity) 	{		var vel = particles.velocityOverLifetime;		vel.x = ScaleMinMaxCurve(vel.x, scale);		vel.y = ScaleMinMaxCurve(vel.y, scale);		vel.z = ScaleMinMaxCurve(vel.z, scale);	}	if (options.clampVelocity) 	{		var clampVel = particles.limitVelocityOverLifetime;		clampVel.limitX = ScaleMinMaxCurve(clampVel.limitX, scale);		clampVel.limitY = ScaleMinMaxCurve(clampVel.limitY, scale);		clampVel.limitZ = ScaleMinMaxCurve(clampVel.limitZ, scale);	}	if (options.force) 	{		var force = particles.forceOverLifetime;		force.x = ScaleMinMaxCurve(force.x, scale);		force.y = ScaleMinMaxCurve(force.y, scale);		force.z = ScaleMinMaxCurve(force.z, scale);	}}

不过个人感觉更简洁的方式，还是使用ParticleSystemScalingMode.Hierarchy，简单设置一下粒子的scalingMode为Hierarchy，之后便可以简单的调整Hierarchy层级的Transform缩放了，如果使用ParticleSystemScalingMode.Local，缩放粒子也并不困难，概念上和Hierarchy也是类似的，大概贴下代码：

static float GetScaleInternal(ParticleSystem particleSystem){	Debug.Assert(particleSystem != null);	var localScale = particleSystem.transform.localScale;	// NOTE now we assume local scale component values are always same, pay attention	Debug.Assert(MathUtil.IsEqual(localScale.x, localScale.y, localScale.z));	return localScale.x;}static void ScaleInternal(ParticleSystem particleSystem, float scale){	Debug.Assert(particleSystem != null);	// set scaling mode and adjust local scale and gravity	particleSystem.scalingMode = ParticleSystemScalingMode.Local;	var oldScale = GetScaleInternal(particleSystem);	particleSystem.transform.localScale = Vector3.one * scale;	// NOTE now we assume gravityModifier is always sync local scale value, pay attention	particleSystem.gravityModifier *= (scale / oldScale);}public static void Scale(ParticleSystem particleSystem, float scale, bool includeChildren){	if (particleSystem != null)	{		ScaleInternal(particleSystem, scale);		if (includeChildren)		{			var childrenParticleSystems = particleSystem.GetComponentsInChildren
   
    ();			for (int i = 0; i < childrenParticleSystems.Length; ++i)			{				if (childrenParticleSystems[i] != particleSystem)				{					ScaleInternal(childrenParticleSystems[i], scale);				}			}		}	}}

至于ParticleSystemScalingMode.Shape，该模式下，Transform的Scale只会影响粒子的Shape大小，并不会影响诸如粒子大小速度之类的其他属性~

最后贴张测试图，从左到右的三个ParticleSystem的属性都是相同的，差别仅在scalingMode上，第一个为Hierarchy，第二为Local，第三为Shape ~

现在我们尝试缩放粒子，第一和第三都仅是调整Transform的Scale数值，第二个我们通过改变粒子属性值来进行缩放，结果如下：

可以看到，第一个粒子“完美”的被放大了，第三个粒子确实只有Emit的Shape被放大了，至于第二个粒子感觉可能有些奇怪，似乎是部分被放大的感觉，其实是因为我们使用了改变粒子属性的方法，遂而导致旧粒子不会受到缩放影响，于是产生了上述效果~

OK，粒子系统的“冷”知识大概就讲这么多吧，下次再见了~

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