天气系统（环境系统）_SLG项目开发经验三

前言：这部分讲得是天气（环境）系统的思路与实现，由于这部分首先不是每个项目必备的系统，加上关于表现相关能够实现方法很多，想要的效果也各不相同，但貌似网上没有比较完整的介绍帖子和实现帖子，而且表现相关的可能很多开发人员会想到Shader或者可视化编程相关的插件（ASE，Shader Graph，Shader Forge），但如果只是基础的天气效果的话其实并不太需要那部分的知识，所以这次就想分享下我使用unity自带组件实现的天气特效。转载请附上本文链接

一、天气系统的定义与作用

以我参考的游戏与网上的资料，主要是季节变化、时间段变化、天气现象。季节变化体现在地表材质，时间段变化主要体现在地表叠色，天气现象就是特效相关。（这里并没有提建筑相关的天气相关，不过其实大同小异）

然后就是天气系统的作用，其实表现上的优化无论是什么游戏都可以认为在做差异化，除非你的游戏风格独一无二，不然只靠天气系统更多只是相较竞品多了一个亮点而已。当然是否为了这一个亮点投入时间和人力就要看各项目组的成本了，由于是我一个人全权管理和开发，中间插入了大量上个项目的商业化内容，本人也不是专业特效，所以这边断断续续大概做了一个月左右，不过总体来说做个天气系统成本应该可以接受的。

开发软件：Unity2019.4

二、天气系统的实现

这里先附上我录制的视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1zv411N7Sm

首先推荐几个我实际开发中有参考和对我有帮助的视频：

https://www.youtube.com/watch?v=b8oVAS9IdZM

https://www.youtube.com/watch?v=cDHJuRV5Ays

https://www.youtube.com/watch?v=ewC_c6aHbf8

https://www.youtube.com/watch?v=saGyjU5wHWw

https://www.bilibili.com/video/BV1vW411g72k

方案：

一、时间段变化：这边采用的是比较简单的做法是：给地表叠色。首先是美术那边出一张早上的图，然后程序通过叠色来表现黄昏和晚上的时间段。（这个过程可能需要美术协同）

二、四季变化：这个主要是地表材质的变化，所以一定要美术那边出图。前端部分主要说过渡方面的，春->夏，夏->秋这两个用简单的透明度过渡即可，而秋->冬，冬->春的效果（看我录的视频），用的是一种叫溶解的效果。

这里附上关键部分代码

 half4 frag(v2f i) : SV_Target
{half a = _Color.a;half4 col1 = tex2D(_MainTex,i.texcoord);half4 col2 = tex2D(_NextTex,i.texcoord);half4 col;half r = tex2D(_NoiseTex,i.texcoord).r - _NoiseVal;if(r < 0){col = col2;}else{col = a * col1 + col2 * (1 - a);}return col * _Color;
}

这里实现还是用比较简单的，如果想要更好的效果可以使用一种叫软溶解的效果，可以让边界更加平滑和自然。

三：天气、气候的变化：这部分用的Unity的粒子系统，基本不包含shader和可视化编程相关的。这段分四部分，第一部分是介绍下粒子系统，第二部分是特效的制作，第三部分是特效在场景中的实际应用，第四部分是性能分析。

粒子系统的介绍

先附上官方文档：https://docs.unity.cn/cn/2019.4/Manual/class-ParticleSystem.html

这里先简单说一下Unity比较常用的美术效果制作方式，从上手难度来说：动画系统->粒子系统->可视化编程->Shader，这些以后如果有时间或者感觉有东西写的话，我会写一个相关系统的分享文章。

粒子系统在平时的业务开发是基本用不到，用这个系统的可能更多是特效与TA。个人使用后感觉还是很不错，第一是Unity自带系统优势，在性能方面可能有底层级别的优化，第二是大幅度增加开发效率，毕竟如果要自己写个类似的系统，不管是通用性和性能都会很捉急。

特效的制作

PS：由于效果都不算复杂，这边直接给出关键参数，由于每个项目的地面与摄像机都不一样，所以旋转、Shape模块、Emission模块相关的要自己调试，这边只给出关键的参数，以及效果不代表最佳效果。

1、雨&水花：

2、打雷&雷光

3、闪电&火花

3、雪：

4、云

5、光

6、叶子

特效在大地图中的应用

天气系统除去一直跟着摄像机移动的特效以外（叶子的那个效果），其他都要生成后移动时会产生位置上的差异（雨，阳光，云那些效果），这时候就要考虑两个问题，第一就是如何在移动时一直保持特效的产生，第二就是如何保证不露馅，第三种就是如果有需要碰撞触发的特效处理。

1、第一点的解决主要根据摄像机的移动速度和视野范围来控制 startLifetime 和Emission模块和 Shape模块。关于这一点只能慢慢的去调试，毕竟每个人的效果都不一样，但一定要记住控制的是Shape的position 而不是游戏物体的位置，如果整个移动的话特效粒子也会跟着移动，这里提供一个U3D的坐标转换接口 transform.InverseTransformPoint 把摄像机的位置转成shape的坐标。

2、第二点的话主要是像打雷和阳光那个特效，要保证往上移动时，不会看到特效的根部（生成处）。这里主要是要用 3D Start Size 的 y 和 shape的position的y，一方面是提高生成的位置另一方面是增加y轴的缩放，但如果还是需要优化的话，可能就要单独处理了（比如接近时特效需要y轴移动之类）

3、第三点的是说如果有类似水花溅起、火花溅起时的特效处理。

首先是弄个的触发盒（位置如上图，要看项目实际情况）

由于只是用于触发碰撞盒用的trigger 所以在特效上勾上在的是Triggers，这个触发回调我勾的是inside和enter 触碰时和进入后触发。同时给Colliders赋值，这里由于我是分离的所以用接口赋值：ps.trigger.SetCollider(0,collider)

性能相关

先直观看下特效找成的性能消耗

左边是未开启时的性能消耗，右边是“特效全开”后的性能消耗。

只开启雨的特效

总体来说性能的消耗还是很少的。

这里说一些优化相关的

1：控制生成的粒子数量，如果有大面积的需要显示，就移动shape的范围

2：如果使用Noise 模块，可以调整到Quality窗口调整质量

3：尽量不要使用Lights模块

4：如果想要触发粒子，尽量使用Triggers(触发)而不是Collision（碰撞）

结语：

SLG“三部曲”到此结束了，写这几篇文章也算是为了温故知新、抛砖引玉，最后也希望这些文章能帮到大家。