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🧙‍♂️ Unity 粒子系统

“特效是游戏的化妆术，但也可能是显卡的火葬场。” 本文档旨在解构 Unity 粒子系统 (Shuriken)，从美术制作管线 (Blender/Shader) 到程序控制 (C#)，再到设计分类。

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📚 1. 理论基础 (Theoretical Basis)

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🎇 特效分类学 (VFX Taxonomy)

1. Gameplay 关键特效 (High Priority)
   • 定义: 玩家必须看到的逻辑反馈。
   • 例子: 怪物受击飙血、Boss 技能预警圈 (Telegraph)、玩家升级金光、掉落传说装备的光柱。
   • 特点: 高亮度、高饱和度、永远渲染 (Always Simulate)。
2. 环境氛围特效 (Medium Priority)
   • 定义: 增强沉浸感，但如果不显示也不影响玩。
   • 例子: 场景中的火把、漂浮的尘埃、远处的雷电、雨雪。
   • 特点: 只有在视野内渲染，低透明度。
3. 修饰性特效 (Low Priority)
   • 定义: 纯粹的 “Juice”。
   • 例子: 跑步脚下的烟尘、UI 按钮的流光、子弹拖尾的微弱扰动。
   • 特点: 性能吃紧时第一个被剔除。

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🎨 节奏与动态 (Timing & Dynamics)

1. Anticipation (预备): 聚气、发光变亮。 (0.1 - 0.3s)
2. Climax (爆发): 粒子瞬间大量发射 (Burst)、冲击波扩散。 (1 帧 - 0.2s)
3. Dissipation (消散): 速度减缓、透明度渐变至 0、体积变大。 (0.5s - 2s)

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🛠️ 2. 实践应用 (Practical Implementation)

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🏭 制作管线：Blender, Shader 与 Unity 的协奏

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A. Blender: 形状的缔造者

• 碎块 (Debris): 在 Blender 中破碎一个石头模型，导入 Unity 作为粒子发射的 Renderer -> Mesh。
• 特殊光效形状:
  • 制作一个半球体或圆锥体模型。
  • 在 Unity 中给它上一个溶解 Shader。
  • 通过粒子系统控制其旋转和缩放，做出“旋风斩”或“护盾”效果。
  • UV 技巧: 在 Blender 展 UV 时将 UV 拉直，可以让纹理在 Unity 里沿着模型“流动”。

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B. Shader: 灵魂注入

• 溶解 (Dissolve): 配合噪声图 (Noise Texture) 控制 Alpha Clip，做出灰飞烟灭的效果。
• 畸变 (Distortion/Heat Haze): 使用 GrabPass 或 URP 的 CameraOpaqueTexture 扭曲背景，表现爆炸的热浪或剑气的冲击波动。
• 菲涅尔 (Fresnel): 让粒子边缘发光，中间透明，极大地增强能量体的“体积感”。

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C. Unity C#: 让粒子“活”起来 (Data-Driven VFX)

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(ParticleSystem))]
public class DynamicFireball : MonoBehaviour
{
    private ParticleSystem _ps;
    private ParticleSystem.MainModule _main;
    private ParticleSystem.EmissionModule _emission;

    void Awake()
    {
        _ps = GetComponent<ParticleSystem>();
        _main = _ps.main;
        _emission = _ps.emission;
    }

    /// <summary>
    /// 初始化火球状态
    /// </summary>
    /// <param name="damage">伤害值（影响大小）</param>
    /// <param name="isCrit">是否暴击（影响颜色）</param>
    public void Setup(float damage, bool isCrit)
    {
        // 1. 根据伤害值线性放大粒子
        // 基础大小 1.0，每 100 点伤害增加 0.5 倍大小
        float scaleFactor = 1.0f + (damage / 100.0f) * 0.5f;

        // ⚠️ 注意：不要直接改 transform.localScale，因为会被粒子系统覆盖。
        // 要改 StartSize。如果是 3D 粒子可能还需要改 startSize3D。
        _main.startSizeMultiplier = scaleFactor;

        // 2. 暴击改变颜色
        if (isCrit)
        {
            // 暴击变紫火
            _main.startColor = new ParticleSystem.MinMaxGradient(Color.purple);

            // 暴击增加粒子数量 (Burst)
            // 这里的 GetBurst(0) 假设你 Prefab 里至少配置了一个 Burst
            var burst = _emission.GetBurst(0);
            burst.count = new ParticleSystem.MinMaxCurve(20, 30); // 增加爆裂感
            _emission.SetBurst(0, burst);
        }
    }
}

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🧬 Vampirefall 核心模块速查

1. Emission (发射):
   • Rate over Time: 持续喷射（如喷火器）。
   • Bursts: 瞬间爆发（如爆炸、开枪）。打击感来源。
2. Shape (形状):
   • Cone: 最常用，调节 Angle 可以变成扇形或圆柱。
   • Mesh: 从模型表面发射（如全身燃烧的效果）。
3. Velocity over Lifetime:
   • 模拟空气阻力（Linear Drag）。
   • Orbital: 制作围绕中心旋转的魔法粒子。
4. Size over Lifetime:
   • 必调曲线: 同样是 0 -> 1 -> 0 (从小变大再消失)，这比突然消失要自然得多。
5. Render Mode:
   • Billboard: 永远朝向摄像机（性能最好）。
   • Stretched Billboard: 速度越快拉得越长（模拟速度线、火花）。

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🌟 3. 业界优秀案例 (Industry Best Practices)

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⚔️ Hades (哈迪斯)

• 清晰度优先: 即使满屏弹幕，Hades 的特效也非常“克制”。敌人的子弹通常是高对比度的纯色轮廓，没有多余的模糊光晕，确保玩家一眼就能识别判定范围。
• 受击闪白 (Flash): 敌人受击时，Sprite 会瞬间变全白 (Material Property Block)，叠加少量的 Sparks 粒子。这种“微特效”反馈极好且不掉帧。

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💀 Dead Cells (死亡细胞)

• 像素粒子: 既然是像素风游戏，粒子也是一个个大的正方形像素。千万别在像素游戏里放高清辉光烟雾，会极度违和。
• 顿帧 (Hit Stop): 粒子爆发的一瞬间，游戏逻辑暂停 0.1 秒。这让特效看起来更有“力度”。

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🔗 4. 参考资料 (References)

• 📺 Mirza (YouTube): Unity VFX 教程大神，尤其擅长 Shader + Particle 结合。
• 📺 Gabriel Aguiar Prod: 很多具体的技能特效教程（火球、刀光）。
• 🌐 RealtimeVFX: 全球特效美术师论坛，寻找灵感的宝库。
• 📄 [VFX Optimization Guide特效优化: 本项目的特效性能红线（必读）。

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🔍 5. 粒子特效关键字速查表 (VFX Keyword Library)

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🔥 元素与属性 (Element & Type)

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💥 动作与功能 (Action & Function)

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📐 形状与动态 (Shape & Motion)

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🎨 风格 (Style)

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🎨 6. 常用粒子 Shader 详解 (Common VFX Shaders)

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🔥 1. Additive vs Alpha Blend (基础混合)

• Additive (线性减淡):
  • 原理: SrcAlpha One。将像素亮度叠加到背景上。
  • 用途: 光效、火焰、魔法、激光。
  • 特点: 越叠越亮，永远不会产生黑色。不会有排序问题（不用管谁在前谁在后）。
• Alpha Blend (透明混合):
  • 原理: SrcAlpha OneMinusSrcAlpha。标准的透明度混合。
  • 用途: 黑烟、灰尘、碎片、深色魔法。
  • 缺点: 有排序问题 (Sorting Issue)，如果两个烟雾重叠，很容易穿帮。

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🌫️ 2. Dissolve / Erosion (溶解/侵蚀)

• 原理: 读取一张噪声图 (Noise Texture)，根据一个 Cutoff 值裁剪像素。
  • if (noise_value < cutoff) discard;
• 用途:
  • 消失: 火球消散、传送门关闭。
  • 形状变化: 用圆形 mask 配合噪声，可以做出边缘不规则的火球。
  • Remap: 将溶解边缘映射为发光色 (Edge Color)，做出燃烧殆尽的余烬效果。

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😵 3. Distortion / Refraction (扭曲/热扰动)

• 原理:
  • GrabPass: 先把当前屏幕截图。
  • Offset: 根据法线贴图 (Normal Map) 偏移 UV 采样屏幕截图。
• 用途: 爆炸时的热浪 (Heat Haze)、剑气划过空气的波动、水波纹。
• 性能警示: 尤其在移动端，GrabPass 开销很大。URP 下建议使用 Opaque Texture。

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🔆 4. Fresnel / Rim (菲涅尔/边缘光)

• 原理: dot(Normal, ViewDir)。计算表面法线和视线角度的点积。
• 用途:
  • 能量罩: 边缘亮，中间透。
  • 体积感: 让球形粒子看起来像个球，而不是平面圆。

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🌊 5. UV Scroll / Flow (UV 流动)

• 原理: UV += Time * Speed。
• 用途:
  • 激光: 纹理快速在一根极长的 Quad 上流动。
  • 熔岩/水流: 缓慢流动。
  • 拖尾: 让剑光的纹理动起来，而不是僵硬的拖拽。

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🌉 6. Soft Particles (软粒子/深度消隐)

• 原理: 读取 SceneDepth (场景深度) 和当前像素 Deepth 对比。如果非常接近，则把 Alpha 设为 0。
• 用途: 解决粒子和地面/墙壁相交时的“硬切边” (Hard Edge) 问题，让烟雾与地面融合更自然。

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🎞️ 7. Flipbook (序列帧)

• 原理: 不改变 Shader，而是由粒子系统控制 UV 跳变。
• 用途:
  • 爆炸: 从 4x4 或 8x8 的图集中播放一段手绘动画。
  • 性能: 相比发射 64 个粒子模拟爆炸，播放 1 个序列帧粒子虽然显存占用高点，但 CPU/GPU 运算压力极小。

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⚗️ 7. 混合模式深度解析 (Blend Modes Deep Dive)

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📐 核心公式

FinalColor = (SrcColor _ SrcFactor) + (DstColor _ DstFactor)

• Src (Source): 当前粒子的颜色。
• Dst (Destination): 屏幕背景的颜色。
• Factor: 混合系数。

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🧬 四大常用模式

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1. Additive (叠加/线性减淡)

• 公式: Src * SrcAlpha + Dst * 1
• Shader: Blend SrcAlpha One
• 效果: 总是变亮。黑色 (0,0,0) 会变成透明。
• 适用: 火焰、光球、激光、全息投影。
• 优点: 没有排序问题 (No Sorting Issue)。因为 A+B 和 B+A 结果一样，所以粒子谁前谁后无所谓。

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2. Alpha Blend (正常透明)

• 公式: Src * SrcAlpha + Dst * (1 - SrcAlpha)
• Shader: Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
• 效果: 像玻璃或烟雾一样遮挡背景。
• 适用: 泥土、灰尘、浓烟、石头。
• 缺点: 排序敏感 (Sorting Dependent)。
  • 必须从后往前画。如果先画了前面的烟雾，深度写入了缓冲区，后面的烟雾因为深度测试失败就不画了，会导致“切边”。
  • 优化: 通常关闭 Alpha Blend 粒子的 Z-Write (深度写入) 来缓解切边，但会导致透视关系错误。

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3. Premultiplied Alpha (预乘 Alpha)

• 公式: Src * 1 + Dst * (1 - SrcAlpha)
• Shader: Blend One OneMinusSrcAlpha
• 原理: 在纹理制作阶段，已经把 RGB 乘以了 Alpha。
• 适用: 同时需要“发光”和“遮挡”的效果（如带黑边的火焰）。也是 UI 标准混合模式。
• 优点: 解决了 Alpha Blend 在纹理边缘出现的“黑边”或“白边”问题。

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4. Multiply (乘法/正片叠底)

• 公式: Src * Dst + Dst * 0 (简化版: Src * Dst)
• Shader: Blend DstColor Zero
• 效果: 总是变暗。白色 (1,1,1) 是透明。
• 适用: 黑色魔法、地面焦痕、阴影。

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🔧 混合模式决策树

• 想要变亮？ -> Additive
• 想要变暗？ -> Multiply
• 想要遮挡背景？ -> Alpha Blend
• 想要发光但我也想让它黑一点？ -> Premultiplied 或 Alpha Blend (但可以调整颜色即 HDR)

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🎨 8. 颜色控制的双重奏 (Color: Shader vs Particle System)

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✖️ 核心逻辑：乘法 (Multiplication)

FinalColor = TextureColor _ ShaderColor _ ParticleVertexColor

• TextureColor: 你的贴图颜色（比如火焰纹理本身是橘黄色的）。
• ShaderColor: 材质球上设置的 Main Color / Tint Color。
• ParticleVertexColor: 粒子系统面板里的 Start Color 或 Color over Lifetime。

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⚔️ 职责分工 (Best Practices)

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1. Shader Color (材质色) -> “基调”

• 设置: 在 Material 面板里设置。
• 用法:
  • 通常设为 纯白 (255, 255, 255, 255)。
  • 为什么？ 因为白色是乘法的“单位元” (1 * x = x)。设为白色意味着完全由粒子系统来接管颜色控制。
  • 例外: 如果你想统一调整整个特效的亮度（比如夜间模式整体变暗），可以改这里。

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2. Particle System Color (顶点色) -> “动态”

• 设置: Start Color, Color over Lifetime, Color by Speed。
• 用法: 绝大多数颜色变化都在这里做。
  • Start Color: 用于做随机性（比如随机出红色火和黄色火）。
  • Color over Lifetime: 这一项至关重要。
    • Fade In/Out: 必须把两端的 Alpha 设为 0，让粒子产生淡入淡出的效果，避免生硬的出现和消失。
    • 变色: 火焰从中心（黄色）飞向边缘变成（红色）再变成烟雾（灰色）。

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⚠️ 常见坑点

1. Shader 设了颜色，粒子也设了颜色： 结果颜色变脏或变得过暗。
   • 例: Shader 是红色，粒子是绿色 -> 结果是黑色/深棕色 (R _ 0 + 0 _ G)。
2. 材质不支持顶点色 (Vertex Color):
   • 如果你自己写 Shader，必须在 Vertex Shader 里把 appdata.color 传给 Fragment Shader，并在 Fragment Shader 里乘上去。
   • 症状: 无论怎么调 Color over Lifetime，粒子颜色都不变。说明你的 Shader 忘了乘 Vertex Color。
   • Unity 自带 Shader: Particles/Standard 默认是支持的。

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💡 颜色设置黄金法则

1. 贴图 (Texture): 尽量用黑白灰 (Grayscale)。
   • 如果是黑白图，你可以在粒子系统里随便把它染成红色、蓝色、绿色。
   • 如果是红色的火贴图，你就很难把它染成蓝色（只能得到紫色或黑色）。
2. 材质 (Material): 设为白色。
3. 粒子 (System): 在这里尽情挥洒颜色。

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🐞 9. 调试与迭代 (Debugging & Iteration)

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⏱️ 1. 场景视图调试 (Scene View Debugging)

• Simulate Layers: 勾选它可以让你拖动父物体时，子物体粒子也跟着动（预览拖尾效果必开）。
• Playback Speed: 设为 0.1。慢放是检查“穿帮”神技。你可以看清粒子是从哪里变出来的，或者有没有莫名其妙的跳变。
• Resimulate: 如果你的粒子用了 Random Seed，点击这个可以看到不同的随机结果。

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🎛️ 2. 自制 VFX 预览器 (The VFX Jukebox)

// 在 Editor 文件夹下
public class VFXPreviewWindow : EditorWindow
{
    GameObject _vfxPrefab;

    void OnGUI()
    {
        _vfxPrefab = (GameObject)EditorGUILayout.ObjectField("VFX Prefab", _vfxPrefab, typeof(GameObject), false);

        if (GUILayout.Button("Play Effect"))
        {
            var instance = Instantiate(_vfxPrefab, Vector3.zero, Quaternion.identity);
            // 5秒后自动销毁，保持场景干净
            DestroyImmediate(instance, 5.0f);
        }
    }
}

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⚡ 3. 使用 Odin Inspector 快速测试 (Odin Workflow)

public class DynamicFireball : MonoBehaviour
{
    // ... 之前的代码 ...

    [Button("Test Low Energy (Small/Blue)"), GUIColor(0, 1, 1)]
    void TestLow()
    {
        Setup(damage: 10, isCrit: false);
        GetComponent<ParticleSystem>().Play();
    }

    [Button("Test ULTIMATE (Big/Purple)"), GUIColor(1, 0, 1)]
    void TestHigh()
    {
        Setup(damage: 9999, isCrit: true);
        GetComponent<ParticleSystem>().Play();
    }
}

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🛑 4. 边界框调试 (Bounding Box)

• 选中粒子系统 -> Renderer -> Max Particle Size: 如果粒子很大，把这个值调大。
• Scene View Gizmos: 勾选 Show Bounds。如果看到橙色的框比你看到的粒子画面小，那就是 Bounds 没更新。
• 解决方法: 在面板里点 Culling Mode -> Always Simulate (最贵但最稳) 或者定时调用 RecalculateBounds()。