【转载】创作绚丽的粒子星系

本文将由来自加拿大的游戏开发者Mirza Beig，分享在不使用插件和脚本的情况下，创作绚丽的粒子星系效果。通过本文的学习，你将进一步了解Unity的粒子系统的使用。

我们将制作绚丽的粒子星系步骤拆分为16个步骤。由于篇幅限制，本文将分享前6个步骤，通过本文的学习，我们会得到一个非常精美的螺旋星盘效果。

下图是最终完成后绚丽的粒子星系效果。

说明事项

本教程中每个部分都是新的粒子系统，在学习使用过程应该以相同的名称为该部分命名。

最新的Unity实时特效工具Visual Effect Graph虽然也可以制作特效，但它和粒子系统的主要区别在于运行的硬件。粒子系统在CPU模拟生成，而Visual Effect Graph将大量计算移动到运行在GPU的计算着色器。目前Visual Effect Graph和粒子系统将同时在Unity 2018.3中存在。

本文篇幅较长，Mirza不打算重新制作纹理和材质，所以使用自己开发的粒子资源库Ultimate VFX进行制作，该资源可以在Asset Store资源商店获取。你也可以使用自制纹理和材质，只要它们符合本文效果的要求即可。

本文将使用Ultimate VFX的资源讲解创作过程，完整星系效果在Ultimate VFX中以预制件的形式提供。

Ultimate VFX下载地址：

https://assetstore.unity.com/packages/vfx/particles/ultimate-vfx-26701

Part 1：主螺旋

我们首先制作星系的内部效果，如下图所示。

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打开Renderer模块，将Material设为点精灵。如果使用Ultimate VFX的话，可以直接搜索“Sprite point add”并添加即可。

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接下来，我们将处理Main模块，请按照下图进行设置。

勾选Prewarm，我们所有的粒子系统都需要启用该功能，因为我们不想等待效果以蜗牛般缓慢的速度进行模拟。

我们将Start Lifetime设为50，粒子系统将围绕自身创建螺旋形状，我们需要给粒子足够留存时间，因此挡螺旋动画完成时，粒子依旧存在，现有粒子绕着轴旋转时，逐渐生成更多粒子。

我们将Start Speed设为0.01，该数值有助于分散粒子，并赋予它们更自然和随机的形态。Start Size将在0.05～0.1之间随机取值，从而实现大小的变化。

Start Color设为橙色，Simulation Speed设为0.25。最后我们将Max Particles改为2000，粒子系统中将有1200个粒子。

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目前我们得到了下图的效果。

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现在，我们处理Emission模块和Shape模块。

我们将Rate over Time设为25， Shape设为Sphere，Radius设为0.01，并将Scale的Y值改为0，这样能使发射点成为小型点状区域。

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我们对Orbital属性进行设置，点击该属性最右侧小箭头并在展开的选项中勾选Random Between Two Constants模式，将Y值设为1～1.125之间。Offset的X值设为0.025，并且设置粒子运动中的径向速度为0.05。

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通过以上的设置，我们得到了下图类似螺旋星系的效果。

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我们希望在粒子到达外部边缘时，限制粒子的大小和不透明度，因此启用Color over Lifetime模块和Size over Lifetime模块，请按下图进行设置。这样可以浅入粒子，保持原样，然后再淡出粒子。

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我们打开Noise模块，将Strength改为0.0025，Frequency改为1，并将Scroll Speed设为0.5。这样设置可以平滑地偏移螺旋体的迭代，并为这些迭代设置随时间变化的动画。

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下图是目前得到的效果，即该系统的完整版本。

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Part 2：内部小型螺旋

在这一部分，我们将制作一个形状较小的副螺旋星系粒子系统，它需要使用许多和第1部分相同的设置。我们复制第1部分的粒子系统对象，然后开始制作下图效果。

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首先设置Main模块。我们将Start Lifetime增加到100，Start Size改为在0.02～0.04之间，设置Start Color并使其在二种蓝色色调之间随机选取，Simulation Speed减少为0.2。

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最后修改Emission模块和Velocity over Lifetime模块。我们将Rate over Time降为10，将Radial属性设为0.02。

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Part 3：大型外部螺旋

第3部分的效果的范围更大，它基于此前的系统构建，将为整体星系效果带来规模感和不完美感。首先复制此前的系统，然后开始制作。

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我们将Start Color的第一个颜色改为淡棕黄色，将Start Size的第二个值改为0.05，Simulation Speed改为0.1，Max Particle改为5000。

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把Emission模块中的Rate over Time改为50。

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现在我们得到了非常密集的效果。

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在Velocity over Lifetime模块中，我们将Radial值改为0.2。这样会展开螺旋形状，使其覆盖更大范围。

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Noise模块的Strength值改为0.025。

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我们为该系统的部分粒子加入细微的尾迹效果。

启用Trails模块，按下图进行设置。Ratio和Lifetime设为0.005，Color over Lifetime的不透明度设为15，Width over Trail设为由0.6下降的曲线，Color over Trail设为从完全不透明到透明的线性渐变。

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于是我们得到了效果一般且缺少材质的尾迹效果。

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下一步指定尾迹材质。本文种使用的是Ultimate VFX中的haze2材质。

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结合已经完成的粒子系统后，我们会得到下图的效果。

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Part 4：核心光亮

核心光亮是一个简单的粒子系统，它代表了密集的星系核心效果。

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我们对Material进行设置，使用附加混合效果的默认纹理。Ultimate VFX拥有相应的预设材质。

我们将Max Particle Size设为2，该值控制粒子渲染可以在视口上占用的最大空间。

Max Particle Size默认值0.5表示粒子无法大于渲染视口的一半大小，而且会在摄像机放大画面时缩小，从而保持设置状态。这样能够减少过度绘制，因为透明像素的渲染无法以不透明像素的剔除方式进行剔除。

本示例中，核心由少量粒子组成，它需要在摄像机放大画面时仍然覆盖屏幕的较大区域，因此我们将Max Particle Size设为2。

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按照下图设置Main模块。我们勾选Prewarm，Start Lifetime设为4，Start Speed设为0，Start Size设为在2～5之间随机值，并将Start Color设为透明度较大的橙色。

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我们将Emission模块的Rate over Time设为1，禁用Shape模块。我们希望发射粒子的区域设为非常小的点。

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设置Color over Lifetime模块，使粒子能够浅入淡出。

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Part 5：核心耀斑

核心耀斑粒子系统是核心光亮部分上的附加密度层。复制核心光亮粒子系统并进行修改。

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我们将Material改为Alpha混合镜头光晕材质，请参考下图使用的是UltimateVFX的预设。并将Sorting Fudge设为-8，该值决定该系统的粒子是否会在其它透明对象前渲染的可能性。

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在Main模块中，我们将Start Size设为在1～2之间随机值，并将Start Color的不透明度改为原来的二倍。

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修改Color over Lifetime，使粒子先浅入，保持显示一段时间，然后淡出。

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Part 6：核心耀斑尖刺

通过在顶层添加闪烁效果，这个粒子系统将为我丰富核心耀斑的效果。复制上一部分系统，进行更改。

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我们将Material改为Alpha混合闪光纹理，并将Sorting Fudge设为2。

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我们将在Main模块种进行一些改动。将Start Lifetime设为3～5之间随机值，Start Size在2～4之间随机值，Start Rotation设为在-25～25之间随机值。

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按下图设置Color over Lifetime模块和Size over Lifetime模块。粒子浅入后，我们希望它们能保留较长时间，再进行淡出，并且加速扩张过程。

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我们可以修改Random over Lifetime模块，使Angular Velocity在-4～4之间随机取值，从而加入细微的随机旋转角度。

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我们将核心光亮，耀斑和闪烁的粒子系统结合后，我们将得到下图的效果。

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然后，将其加入星系系统，就得到了下图非常精美的效果。

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小结






Part 7：基础银河系盘

这部分是一个简单平坦的粒子系统，它将作为银河系盘的基础。我们复制具有相似设置的核心光亮粒子系统。

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将Start Size改为固定值8，将Start Color改为透明度较高的深蓝色。

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将Emission模块的Rate over Time改为2。

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将Render Mode改为Mesh，Mesh部分设为Quad。Sorting Fudge设为-32， Render Alignment设为Local。该类型渲染对齐（Render Alignment）表示粒子会朝Transform的方向淡化。

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本示例我们想要制作一个平面银河系盘，所以我们还要设置Transform的Rotation，我们将Transform组件的Rotation X值设为90。

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Part 8：蓝色烟雾银河系盘

我们将添加一个带有烟雾精灵图集的动态银河系盘。

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首先复制第7部分粒子系统。我们将Material改为Alpha烟雾散开精灵图集动画，并将Sorting Fudge改为8。


现在设置的材质使用了Alpha混合补帧着色器，它能够在当前帧和下一帧之间平滑地交叉淡化。使用该着色器是因为该系统粒子的存在时间会比精灵图集的帧更长，我们不希望每次在系统为粒子选择新帧时出现跳帧现象。


为了让该着色器正常工作，需要传入额外数据，我们可以勾选Custom Vertex Streams，并添加UV2流和AnimBlend流。

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我们将Start Lifetime改为15，使Start Size在5～8之间随机取值，勾选3D Start Rotation，从而设置该选项下的Z值在0～360之间随机取值，然后将Start Color改为透明度较高的白色。


勾选3D Start Rotation是因为当启用Shape模块后，我们需要指明仅需要在本地Z轴随机选择旋转角度，否则随机的2D旋转角会导致每条轴都随机变化。

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因为我们还未设置好该粒子系统，使其按照8×8、64帧精灵图集处理纹理，所以会得到以下画面。

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启用Texture Sheet Animation模块，并将Tiles的X和Y值分别设为8。我们对Frame over Time曲线稍加修改，使其从0.05开始并调整曲线形状，如下图所示。

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将Tiles设为8×8会立即得到以下结果。我们得到的烟雾银河系盘中，烟雾太过密集，无法很好地和之前的粒子系统进行融合。

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我们将Emission模块的Rate over Time将为0.5。

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启用Shape模块，并将Scale的XYZ值改为0.25、0.25和0.05。该粒子系统由基础银河系盘复制得来，绕着X轴旋转了90度，这样会使其沿着本地XY空间，即世界空间XZ发射和扩散粒子，并在本地Z空间小范围分布。

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现在对Color over Lifetime模块和Size over Lifetime模块进行调整。我们让颜色从纯白色浅入，然后淡出为淡蓝色。Size部分调整为均匀向上的曲线。

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最后在Rotation over Lifetime模块中，将Angular Velocity改为在-10～5之间随机取值，这样会对俯视角银河系盘设定顺时针运动的随机旋转角。

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Part 9：橙色烟雾银河系盘

这是通过复制得来前一部分粒子系统的变体，只不过它时橙色的。

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首先修改Material，设为附加动画混合烟雾的精灵图集。Sorting Fudge设为-4，使该粒子系统处于其它烟雾银河系盘之上的图层。

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在Main模块中，将Start Lifetime降低为10，使Start Size在8～12之间随机取值。将Start Color设为Random between Two Colors，并将二个颜色设为透明度不同的白色。

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修改Color的渐变端点，使其在较亮的棕黄色和较暗的橘红色之间变化。

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将Angular Velocity的随机值调整为-5～10之间。我们要让粒子按逆时针旋转，和蓝色烟雾银河系盘方向相反。

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最后，将Texture Sheet Animation模块的Frame over Time曲线改为直线。

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Part 10：垂直耀斑

在这一部分，我们将创建一个全新的粒子系统，其效果类似“类星体光束”。

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我们将Render Mode设为Mesh，Mesh设为Quad。我们将使用Ultimate VFX中的模糊闪光精灵材质。为了让网格面向本地Transform方向，我们将Render Alignment设为Local。

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然后得到下图所示的结果。如果你不使用Ultimate VFX的话，该图像可作为选取纹理时的参考。

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在Main模块中，我们勾选Prewarm，将Start Lifetime设为2，Start Speed设为0。我们希望这些粒子沿着本地Y轴垂直拉伸，因此勾选3D Start Size，并将XYZ设为0.5、10和1，然后将Start Color设为部分透明的橙色。

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我们将得到下图的效果。

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至此，我们已接近到最后的成品了，但现在粒子太多，扩散范围太大，所以我们需要将Emission模块的Rate over Time设为2，禁用Shape模块。

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于是，我们得到了下图所示基础的光晕/类星体光束形状。

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此时，因为旧粒子被替换时没有经过平滑的过渡，耀斑可能会偶尔闪烁，我们可以通过设置粒子浅入和淡出时的颜色来解决这个问题，按下图设置Color over Lifetime模块即可。

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Part 11：垂直耀斑闪烁

我们可以尝试让闪烁效果以五倍速度呈现。虽然第10部分移除了部分闪烁效果，但我们仍想在光束上应用特殊类型的可控闪烁效果，从而得到风格化电影效果。

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我们复制上部分系统，然后进行修改。


在Main模块上，将Start Lifetime设为在0.02～0.05之间随机取值。勾选3D Start Size，让X值在0.1～0.4之间取值，Y值在5～10之间取值。最后我们将Start Color的透明度调到最大。

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在Emission模块，将Rate over Time设为在1～50之间随机取值。

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加入耀斑后，得到下图的效果。

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Part 12：垂直耀斑旋转余烬

这一部分，我们将制作绕着星系中类星体光束旋转的残存粒子。

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首先，我们新建一个粒子系统，将Material设为附加点精灵，这与星系螺旋粒子一样。

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我们勾选Prewarm，Start Lifetime设为在5~10之间随机取值。Start Speed设为0.01，这样设置能实现细微的随机扩散效果。Start Size设为在0.05和0.125之间随机取值，Start Color设为橙褐色。

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将Emission模块的Rate over Time设为5。

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我们需要一个点状的发射源，所以将Shape模块的Shape设为Sphere，Radius设为0.01，并将Radius Thickness设为0。

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现在对Velocity over Lifetime模块进行配置。Linear速度的Y值设为在-0.25～0.25之间随机取值，Orbital速度的Y值设为在1～2之间随机取值，最后将Radial速度设为0.05。

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现在我们得到了旋转粒子的光束形状，下面我们只需要使粒子有动态的大小和不透明度即可。

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我们将Color over Lifetime的透明度设为浅入，保留，再淡出。我们对Size over Lifetime模块进行设置，使粒子快速放大，然后再缓慢减小。

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Part 13：具有轨迹的垂直光晕余烬和尾迹

这一部分将在余烬进行旋转时，加入一些流线型尾迹。

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首先复制上部分粒子系统。我们在Main模块将Start Lifetime的第二个随机值改为8。

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将Emission模块的Rate over Time改为1。

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将Shape模块的Radius改为0.1。

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将Velocity over Lifetime模块的Radial速度改为0.1。

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将Renderer模块的Trail Material设为Ultimate VFX的haze2尾迹材质。该材质之前在大型外部星系螺旋中使用。

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现在我们需要让尾迹开始渲染。勾选Trails模块，将Minimum Vertex Distance设为0，Width over Trail设为0.5，对Color over Trail进行设置，使其在整个尾迹长度逐渐淡化为完全透明。

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加入尾迹后，我们会得到下图的效果。

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Part 14：闪烁

现在星系部分已经完成，我们将添加一些额外的效果，使整体效果更华丽，首先我们加入闪烁效果。

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首先，我们新建一个粒子系统，将Renderer模块的Material设为Ultimate VFX的附加闪光精灵。

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下面是该精灵的样子。

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在Main模块，勾选Prewarm。设置Start Lifetime在0.1～0.2之间随机取值。将Start Speed设为0。勾选Enable 3D Start Size，将X和Y值设为在0.05～0.25之间随机取值，这将导致粒子会随机地挤压和拉伸，就像奇特的闪烁星星一样。最后将Start Color设为在蓝色和橙红色之间随机选取。

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将Emission模块的Rate over Time设为5。

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现在处理Shape模块。将Shape属性设为Sphere，Radius设为2。我们希望将粒子发射器形状为薄盘状，但又不完全是平面，所以将Scale的Y值设为0.1。

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下图是发射器的样子。请无视粒子的数量，为了展示生成区域，增大了粒子数量。

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启用Size over Lifetime模块，并按下图设置Size的曲线。这样粒子会快速浅入再缓慢淡出。

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Part 15：电磁爆射

星系会有随机的电磁爆射效果，效果很炫酷，它也是星系效果的最后一部分。

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这是一个完全基于尾迹的效果，首先新建一个粒子系统。我们将Renderer模块的Render Mode设为None。将Trail Material指定为Ultimate VFX的附加固体发光轨迹材质。

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为了在制作时预览该效果，现在启用并配置Trail模块。


我们将Minimum Vertex Distance设为0，Width over Trail调整为曲线，使其快速放大再缓慢缩小。这样会使尾迹头部变成柔和的液滴形状。

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接下来处理Main模块。我们勾选Prewarm，将Start Lifetime设为在0.1～ 0.25之间随机取值。Start Speed在2～5之间随机取值。Start Size在0.01～0.05之间随机取值。将Start Color设为在蓝色和橙色之间随机选取。

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我们希望电磁爆射是罕见的自发产生，所以将Rate over Time设为在0.4～0.8之间随机取值。

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该形状就像薄饼，实际发射区域的中心有中空部分，此处应没有粒子生成。我们将Shape模块的Shape类型设为Sphere。Radius设为2.5，Radius Thickness设为0.8。

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我们可以使用Noise模块来创建一些混乱的移动效果，将尾迹渲染出电磁爆射的感觉。我们将Strength设为在5～15之间随机取值，将Frequency设为2，Scroll Speed设为10。

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此时，电磁爆射尾迹可能显得太长。我们可以使用Limit Velocity over Lifetime模块来减缓渲染尾迹的粒子。我们将Speed设为在0.2～0.8之间随机取值，Dampen设为0.5。

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Part 16：镜头光晕（电磁爆射子系统）

这一部分是电磁爆射粒子系统的后续部分。我们首先创建一个新的粒子系统。

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我们需要小型耀斑粒子配合电磁爆射效果，可以使用Sub Emitters模块来实现。点击粒子系统部分右侧圆圈旁边的+按钮，新粒子系统会作为当前系统的子部分创建，对其重命名。


下图中，我们将该粒子系统命名为“Lens Flare”。然后将Inherit模式设为Color。这样会将所有子系统的基本着色设为父粒子的颜色。

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在新的子发射器粒子系统中，我们将Renderer模块的Material属性设为更柔和的附加点精灵。

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接下来处理Main模块。这次不需要在新系统勾选Prewarm。可以保留Looping的勾选状态，因为粒子发射过程由父系统控制，禁用该选项不会产生任何效果。


我们将Start Lifetime设为在0.05～0.1之间随机取值。将Start Size设为在5～15之间随机取值。将Start Color设为在不同透明度的白色之间随机选取。

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我们希望每次电磁爆射只会发射一个耀斑，所以将Emission模块的Rate over Time设为0，点击+图标，添加新的Bursts部分。将Count值设为1。

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最后，设置Color over Lifetime，使其快速浅入再缓慢淡出透明度。对Size over Lifetime的曲线进行设置，使粒子在生命周期中快速增大。

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Part 17：组合所有效果

所有效果都已经完成，现在可以将各部分组合起来，添加到新的父粒子系统下，并禁用父粒子系统的所有模块。你可以将其用于播放整个效果，并同时缩放各部分。

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如果希望缩放整个效果，可以使用父粒子系统对象，只要选取所有粒子系统，并将Main模块下的Scaling Mode设为Hierarchy即可。

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大功告成，一个由粒子系统组成的绚丽的银河星系效果便呈现在我们眼前。

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小结

最后，我们希望你喜欢这篇教程，并从中学习和掌握Unity Shuriken粒子系统的新知识。

超级棒！

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感谢楼主分享~