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，粒子系統可模擬許多自然界中的三維特效。在分析粒子系統制作需求和其開發流程的基礎上，運用Unity3D引擎的粒子系統模擬出雨水落入水池中所產生的漣漪景象，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；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實中水流的各種物理特性進行模擬的虛擬現實系統。隨著虛擬現實技術在各領域的廣泛應用，基于Unity3D的虛擬現實研究已經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，為了模擬水在動態情況下的情況，需要對粒子系統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

粒子系統不是一種簡單的靜態系統，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]。基于這一原理就可以表現出類似于煙、雨、水、霧和流星等現象的特效，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，能夠根據攝影機與地形的距離以及地形起伏程度調整地形塊（Patch）網格的疏密程度。遠處或者平坦的地形塊使用稀疏的網格，近處或陡峭的地形塊使用密集的網格。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，從而實現特定的開發需求。如圖1控制水面動態GUI頁面，在系統運行中可以通過調節Damping和Speed的數值來調節系統的漣漪程度。

3 水動態的設計與實現

（1）建模設計流程。在Unity3D仿真程序的開發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引擎的虛擬現實環境后，在Unity3D的Inspector（檢視）視圖界面中創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）水動態仿真模擬。在場景中添加一個包含粒子發射器、粒子動畫器、粒子渲染器、粒子碰撞器等相關組件的系統，在這個系統上添加腳本模擬下雨時出現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的紋理貼圖、粒子發射速度等屬性參數，即可很方便地模擬出不同的水波漣漪特效。

4 結語

Unity3D系統具有模擬真實自然現象的功能，本文基于Unity3D粒子系統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粒子系統的三維影視特效開發研究[J].軟件導刊，2012（11）.