基于Unity3D的水波漣漪仿真模擬

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)流程的基礎上，運用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，該方法具有真實的特點，并對此進行了闡述。

關鍵詞：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現(xiàn)實中水流的各種物理特性進行模擬的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。隨著虛擬現(xiàn)實技術在各領域的廣泛應用，基于Unity3D的虛擬現(xiàn)實研究已經(jīng)成為當前研究的熱點。在游戲和3D仿真中都有大量水的應用，為了模擬水在動態(tài)情況下的情況，需要對粒子系統(tǒng)中的每一個粒子進行調控，保證其真實可行性。

2 相關內容介紹

2.1 粒子系統(tǒng)

粒子系統(tǒng)不是一種簡單的靜態(tài)系統(tǒng)，其中的粒子會隨著時間不斷的變形和運動，同時自動生成新的粒子，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景的真實性[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)攝影機與地形的距離以及地形起伏程度調整地形塊（Patch）網(wǎng)格的疏密程度。遠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。這將使游戲場景在真實、精細的同時不影響其性能。

2.3 GUI

圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡稱 GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。Unity提供了豐富的GUI組件變量，通過這些變量，可以在整體上對圖形用戶變量組件做出相應的設置，從而實現(xiàn)特定的開發(fā)需求。如圖1控制水面動態(tài)GUI頁面，在系統(tǒng)運行中可以通過調節(jié)Damping和Speed的數(shù)值來調節(jié)系統(tǒng)的漣漪程度。

3 水動態(tài)的設計與實現(xiàn)

（1）建模設計流程。在Unity3D仿真程序的開發(fā)程序一般分為制作并導人模型、對需要的模型設置程序和進行調試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。相應對象會在Hierarchy（層級）視圖顯示。

2）形成Unity3D引擎的虛擬現(xiàn)實環(huán)境后，在Unity3D的Inspector（檢視）視圖界面中創(chuàng)建相應控制的腳本和Unity3D渲染引擎進行交互處理的程序。Inspector（檢視）視圖用于顯示在游戲場景中當前所選擇對象的詳細信息，以及游戲整體的屬性設置，包括對象的名稱、標簽、組件等信息。3）進行相關程序的調試。

（2）水動態(tài)仿真模擬。在場景中添加一個包含粒子發(fā)射器、粒子動畫器、粒子渲染器、粒子碰撞器等相關組件的系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上添加腳本模擬下雨時出現(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 結語

Unity3D系統(tǒng)具有模擬真實自然現(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，對真實場景模擬和制作具有重要的參考價值。

參考文獻：

[1]楊述華，廖守億，王仕成等.基于粒子系統(tǒng)和Vega的實時雨雪模擬[J].計算機應用，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].軟件導刊，2012（11）.