趙忠琛+程乃偉

摘 要：在Unity3D仿真中，粒子系統(tǒng)可模擬許多自然界中的三維特效。在分析粒子系統(tǒng)制作需求和其開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Unity3D引擎的粒子系統(tǒng)模擬出雨水落入水池中所產(chǎn)生的漣漪景象，與以往的方法相比，該方法具有真實(shí)的特點(diǎn)，并對(duì)此進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：GUI；粒子系統(tǒng)；Unity3D

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.257

1 引言

虛擬水波漣漪仿真是一款對(duì)現(xiàn)實(shí)中水流的各種物理特性進(jìn)行模擬的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基于Unity3D的虛擬現(xiàn)實(shí)研究已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。在游戲和3D仿真中都有大量水的應(yīng)用，為了模擬水在動(dòng)態(tài)情況下的情況，需要對(duì)粒子系統(tǒng)中的每一個(gè)粒子進(jìn)行調(diào)控，保證其真實(shí)可行性。

2 相關(guān)內(nèi)容介紹

2.1 粒子系統(tǒng)

粒子系統(tǒng)不是一種簡(jiǎn)單的靜態(tài)系統(tǒng)，其中的粒子會(huì)隨著時(shí)間不斷的變形和運(yùn)動(dòng)，同時(shí)自動(dòng)生成新的粒子，銷毀舊的粒子[1]?；谶@一原理就可以表現(xiàn)出類似于煙、雨、水、霧和流星等現(xiàn)象的特效，這些特效能極大的提高場(chǎng)景的真實(shí)性[2]。

2.2 地形引擎

Unity擁有功能完善的地形編輯器，其支持LOD（Level of Detail）功能，能夠根據(jù)攝影機(jī)與地形的距離以及地形起伏程度調(diào)整地形塊（Patch）網(wǎng)格的疏密程度。遠(yuǎn)處或者平坦的地形塊使用稀疏的網(wǎng)格，近處或陡峭的地形塊使用密集的網(wǎng)格。這將使游戲場(chǎng)景在真實(shí)、精細(xì)的同時(shí)不影響其性能。

2.3 GUI

圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡(jiǎn)稱 GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作用戶界面。Unity提供了豐富的GUI組件變量，通過這些變量，可以在整體上對(duì)圖形用戶變量組件做出相應(yīng)的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)特定的開發(fā)需求。如圖1控制水面動(dòng)態(tài)GUI頁(yè)面，在系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過調(diào)節(jié)Damping和Speed的數(shù)值來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的漣漪程度。

3 水動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）建模設(shè)計(jì)流程。在Unity3D仿真程序的開發(fā)程序一般分為制作并導(dǎo)人模型、對(duì)需要的模型設(shè)置程序和進(jìn)行調(diào)試3步。1）通過Unity3D中自帶的Terrain建成山和溝壑，并通過Render Settings、紋理和光照渲染等。相應(yīng)對(duì)象會(huì)在Hierarchy（層級(jí)）視圖顯示。

2）形成Unity3D引擎的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境后，在Unity3D的Inspector（檢視）視圖界面中創(chuàng)建相應(yīng)控制的腳本和Unity3D渲染引擎進(jìn)行交互處理的程序。Inspector（檢視）視圖用于顯示在游戲場(chǎng)景中當(dāng)前所選擇對(duì)象的詳細(xì)信息，以及游戲整體的屬性設(shè)置，包括對(duì)象的名稱、標(biāo)簽、組件等信息。3）進(jìn)行相關(guān)程序的調(diào)試。

（2）水動(dòng)態(tài)仿真模擬。在場(chǎng)景中添加一個(gè)包含粒子發(fā)射器、粒子動(dòng)畫器、粒子渲染器、粒子碰撞器等相關(guān)組件的系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)上添加腳本模擬下雨時(shí)出現(xiàn)的水波特效和濺起的水花特效，定義水面的阻力和漣漪傳播速度，水波特效控制腳本的部分代碼。

只要通過腳本控制粒子系統(tǒng)的紋理貼圖、粒子發(fā)射速度等屬性參數(shù)，即可很方便地模擬出不同的水波漣漪特效。

4 結(jié)語(yǔ)

Unity3D系統(tǒng)具有模擬真實(shí)自然現(xiàn)象的功能，本文基于Unity3D粒子系統(tǒng)模擬了水波漣漪的特效，對(duì)真實(shí)場(chǎng)景模擬和制作具有重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊述華，廖守億，王仕成等.基于粒子系統(tǒng)和Vega的實(shí)時(shí)雨雪模擬[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2008（06）.

[2]張錫英，韓吉燁.基于Unity3D粒子系統(tǒng)的三維影視特效開發(fā)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2012（11）.