粒子系统概述
根据官方文档的解释，粒子系统管理大量既小又简单的图片或网格（mesh）一起运动，组成一个整体的效果。比如利用粒子系统可以制作出烟雾效果，每一个粒子是一个微小的烟云的图片，成千上万个这样的粒子就组成了一整块烟雾的效果，用普通的方法就很难做出烟雾的效果。
粒子系统的重要属性
-
生命周期lifetime：每一个粒子都有一个生命周期，表示粒子被发射（emit）出来以后能存活多长时间。你可以在Inspector中设置Start lifetime来设置粒子的生命周期：
Inspector中设置lifetime
之所以叫start是因为你设置的只是粒子默认的生命周期，在运行过程中lifetime还有可能被脚本改变。
- 发射速率emission rate：每秒钟发射多少个粒子。你可以在Inspector中找到Emission模块的rate over time中设置发射速率。
实际发射粒子的时机有一定的随机性，不一定是间隔均匀地发射。
以上两个属性描述的是整个粒子系统的状态。我们还可以控制单个粒子的样式和行为。
- 粒子个体的属性：速度矢量、颜色、大小、朝向等。有一些属性除了可以设置常量值以外，还可以设置成随着时间变化的值，或者在一定范围内随机的值。你只需要点击输入框右边的下拉三角按钮，就可以改变设置方式。
由于整个粒子系统有很多的属性可以自定义，因此Unity将它划分成了很多个模块（Particle System modules），方便查找。这是粒子系统模块的参考文档。
项目概述
这个项目制作一个简单的粒子光环，光环中的粒子缓慢移动，看起来像太阳系的小行星带。效果尽量类似http://i-remember.fr/en。要实现这个效果，需要使用脚本来控制每一个粒子。
效果图
在自己的电脑上运行！
从我的github下载项目资源，将所有文件放进你的项目的Assets文件夹（如果有重复则覆盖），然后在Unity3D中双击“hw9”，就可以运行了！
代码
ParticleStatus 用于记录某个粒子的状态：
public class ParticleStatus {
public float radius = 0f, angle = 0f, time = 0f, radiusChange = 0.02f; // 粒子轨道变化范围;
public ParticleStatus(float radius, float angle, float time, float radiusChange)
{
this.radius = radius; // 半径
this.angle = angle; // 角度
this.time = time; // 变化的进度条，用于轨道半径的变化
radiusChange = this.radiusChange; // 轨道半径的变化程度
}
}
ParticleHalo控制一个含有粒子系统的对象，生成一个光环：
using UnityEngine;
public class ParticleHalo : MonoBehaviour
{
private ParticleSystem particleSys; // 粒子系统组件
private ParticleSystem.Particle[] particleArr; // 粒子数组
private ParticleStatus[] StatusArr; // 记录粒子状态的数组
public int particleNum = 10000; // 粒子数量
public float minRadius = 8.0f; // 光环最小半径
public float maxRadius = 12.0f; // 光环最大半径
public float maxRadiusChange = 0.02f; // 粒子轨道变化的平均值
public bool clockwise = true; // 光环是否顺时针旋转
public float rotateSpeed = 0.3f; // 光环旋转速度
public int speedLevel = 5; // 速度有多少个层次
private NormalDistribution normalGenerator; // 高斯分布生成器
public Gradient colorGradient; // 控制粒子的透明度
void Start()
{
particleSys = GetComponent<ParticleSystem>();
particleArr = new ParticleSystem.Particle[particleNum];
StatusArr = new ParticleStatus[particleNum];
var ma = particleSys.main; // 通过ma来设置粒子系统的maxParticles
ma.maxParticles = particleNum;
particleSys.Emit(particleNum); // 同时发射particleNum个粒子
particleSys.GetParticles(particleArr); // 将发射的粒子存在particleArr数组中
normalGenerator = new NormalDistribution(); // 初始化高斯分布生成器
// 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);
initParticle();
}
void initParticle()
{
for (int i = 0; i < particleNum; i++)
{
// 普通的随机半径生成
// 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);
// 使用高斯分布生成半径， 均值为midRadius，标准差为0.7
float midRadius = (maxRadius + minRadius) / 2;
float radius = (float)normalGenerator.NextGaussian(midRadius, 0.7);
float angle = Random.Range(0.0f, 360.0f);
float theta = angle / 180 * Mathf.PI;
float time = Random.Range(0.0f, 360.0f); // 给粒子生成一个随机的初始进度
float radiusChange = Random.Range(0.0f, maxRadiusChange); // 随机生成一个轨道变化大小
StatusArr[i] = new ParticleStatus(radius, angle, time, radiusChange);
particleArr[i].position = computePos(radius, theta);
}
particleSys.SetParticles(particleArr, particleArr.Length);
}
Vector3 computePos(float radius, float theta)
{
return new Vector3(radius * Mathf.Cos(theta), 0f, radius * Mathf.Sin(theta));
}
void Update()
{
for (int i = 0; i < particleNum; i++)
{
// 将所有粒子根据下标i，给5个不同的速度，分别是rotateSpeed的1/5、2/5……5/5
if (!clockwise)
{
StatusArr[i].angle += (i % speedLevel + 1) * (rotateSpeed / speedLevel);
}
else
{
StatusArr[i].angle -= (i % speedLevel + 1) * (rotateSpeed / speedLevel);
}
// angle range guarantee
StatusArr[i].angle = (360.0f + StatusArr[i].angle) % 360.0f;
float theta = StatusArr[i].angle / 180 * Mathf.PI;
StatusArr[i].time += Time.deltaTime; // 增加粒子的进度
StatusArr[i].radius += Mathf.PingPong(StatusArr[i].time / maxRadius / maxRadius, StatusArr[i].radiusChange) - StatusArr[i].radiusChange / 2.0f; // 根据粒子的进度，给粒子的半径赋予不同的值，这个值在0与StatusArr[i].radiusChange之间来回摆动
particleArr[i].position = computePos(StatusArr[i].radius, theta);
particleArr[i].color = colorGradient.Evaluate(StatusArr[i].angle / 360.0f); // 根据粒子的angle，给粒子赋予不同的透明度（颜色），使某一些角度上的粒子暗一些
}
particleSys.SetParticles(particleArr, particleArr.Length);
}
}
NormalDistribution 用于产生正态分布的随机数，原理是Marsaglia polar method：
using System;
public class NormalDistribution {
// use Marsaglia polar method to generate normal distribution
private bool _hasDeviate;
private double _storedDeviate;
private readonly Random _random;
public NormalDistribution(Random random = null)
{
_random = random ?? new Random();
}
public double NextGaussian(double mu = 0, double sigma = 1)
{
if (sigma <= 0)
throw new ArgumentOutOfRangeException("sigma", "Must be greater than zero.");
if (_hasDeviate)
{
_hasDeviate = false;
return _storedDeviate*sigma + mu;
}
double v1, v2, rSquared;
do
{
// two random values between -1.0 and 1.0
v1 = 2*_random.NextDouble() - 1;
v2 = 2*_random.NextDouble() - 1;
rSquared = v1*v1 + v2*v2;
// ensure within the unit circle
} while (rSquared >= 1 || rSquared == 0);
// calculate polar tranformation for each deviate
var polar = Math.Sqrt(-2*Math.Log(rSquared)/rSquared);
// store first deviate
_storedDeviate = v2*polar;
_hasDeviate = true;
// return second deviate
return v1*polar*sigma + mu;
}
}
代码意义已经在注释中解释
两层光环
为了做出两层光环，只需要将同一份脚本挂载在两个具有Particle System的对象上，然后在Inspector中调整一下参数，就可以实现内层逆时针、外层顺时针、内层快、外层慢、内层稠密、外层稀疏的效果了。
外层参数
内层参数
