Unity中如何加入液体物理效果

发表于2018-04-16

在这个教程中我会展示如何扩展你自己的水粒子（water particle），以使流体物理能在很多机器上运行（当然也包括手机）。

效果不是很现实，不过我可以保证这很简单而且可能是最省性能的方式。如果你知道如何如何在unity中编码以及使用刚体碰撞，你将用他们做一些疯狂的实验。

我建议你在开始这个教程之前先下载这个example project，尝试在一个新的场景中用相同的assets重新实现这个效果，你会更清晰地了解这是如何运作的。

在开始这个教程之前，希望你具备如下条件：

Unity中刚体的知识
了解并能在Unity中使用shader
能使用Render Texture

Metaballs

Ok, 如果你已经做过相关功课，那你应该大致了解metaball是如何运作的，如果还没有的话，那么这里有不错的教程你可以了解一下。

这里稍微讲一下，metabll是3D空间中的等值面。想象空间中有两个电子，会形成一个磁场，类似如下：

图片上的亮度代表了磁场的强度。这种效果类似水滴的融合或者细胞的分裂，所以我们在游戏里可以用meataball来模拟水滴（运用这个技术就可以实现《小鳄鱼爱洗澡》中的流体效果了）。

那么metaball中的shader是怎么起作用的呢，那么请看这段shader代码

#ifdef GL_ES
precision mediump float;
#endif
uniform float time;
uniform vec2 mouse;
uniform vec2 resolution;
float MetaBall(vec2 position)｛
	return 1.0/(pow(position.x,2.0)+pow(position.y,2.0));
｝
float Blob(vec2 position,vec2 point, float radius)｛
float temp=pow(position.x-point.x,2.0)+pow(position.y-point.y,2.0);
	float result=0.0;
	if( temp<pow(radius,2.0))｛		
		float distance=sqrt(pow(position.x-point.x,2.0)+pow(position.y-point.y,2.0))/radius;		
		result=pow((1.0-pow(distance,2.0)),2.0);		
	｝
	return result;
｝
void main( void ) ｛
	float PI=3.141516;
	vec2 position =  gl_FragCoord.xy / resolution.xy ;
	vec2 pointA= vec2(0.35,0.5),pointB= vec2(0.65,0.5);
	vec2 mousePosition = ( gl_FragCoord.xy / resolution.xy ) + mouse / 4.0;
	float radius=0.3;
	float blobValue=0.0;
	blobValue+=Blob(position,pointA,radius);
	blobValue+=Blob(position,pointB,radius);
	blobValue+=Blob(position,mouse,radius);
	vec4 color=vec4(0.0,blobValue/2.0,blobValue,1.0);
	color=floor(color/0.1)*0.5;
	gl_FragColor = color;
｝

这段代码中的最后一句是

color=floor(color/0.1)*0.5;

这句是metaball效果的精髓所在。

Metaballs in Unity

现在已经基本了解了什么是metaball，那么下一步，我们要将GLSL转换成Unity中使用的shaderlab，其中最重要的fragment部分如下：

half4 frag (v2f i) : COLOR｛
    half4 texcol,finalColor;
    texcol = tex2D (_MainTex, i.uv);
    finalColor=half4(0.0,texcol.g/2.0,texcol.b,texcol.a);
    if(finalColor.a>0.2)｛
    finalColor.a=0.5;
    finalColor.b=floor((finalColor.b/0.1)*0.5);
    ｝
    return finalColor;
｝

完整的shader代码在project中。

不知道你注意到没有，我使用一张纹理而不是计算每个像素来表示一个水滴，这是空间换时间点方法，直接从图片上读取效率更高（毕竟PS能轻松完成这件事）。那么让我们创建一张类似水滴的图片并将这张纹理应用进去。