最近做了个有关Particle System的需求，发现Unity这Particle System实在奇葩，遂写篇简单的笔记记录一下。
根本不存在的“模型空间”
由于需求比较特殊，shader中设计一些模型空间的转换，但是我发现本来在普通物体上生效的shader，放在Particle System的Material中就失效了，查找了许久原因，才发现这Partcicle System根本不存在所谓的“模型空间”这一概念，因为它模型空间坐标值与世界空间坐标完全相等。
比如我们做以下实验，在vertex shader中如此写：
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| VertexPositionInputs positionInputs = GetVertexPositionInputs(v.positionOS.xyz)
o.positionCS = positionInputs.positionCS
o.positionOS.xyz = v.positionOS.xyz
o.positionWS = positionInputs.positionWS
|
然后在frag中直接输出positionOS与positionWS的差值的绝对值，并且乘以1000以增强效果。
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| half4 frag(v2f i): SV_Target
{
return float4(abs(i.positionOS.rgb - i.positionWS.xyz)*1000, 1);
}
|
然后这是输出结果：
显然positionOS与positionWS完全相等，或者说相差极小。
在renderdoc中也可发现POSITION与TEXCOORD5（即我设置的PositionWS）完全相等。
那么很显然了，Particle System根本不存在所谓“模型空间”的概念，甚至MVP变换中的Model变换都是装饰用……
CustomData
没有模型空间，那我们就需要自己构造模型空间，但我们还缺少一些数据，比如每个粒子的中心坐标以及粒子的旋转值。
Unity确实给我们提供了使用脚本给粒子传入数据到GPU端的方法，即Custom Data
在Particle System的面板上也可以看到，确实存在这个功能，只是最大也只能传两个矢量，也就是8个浮点数。
如果要直接传Model变换矩阵，那就需要4x4，即16个浮点数，显然是不够的。那就只能自己传一些关键数值，再导shader里边计算矩阵了。
传入数据的脚本可以这样写：
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| private ParticleSystem particleSystem;
private List<Vector4> particlePositions= new List<Vector4>();
private List<Vector4> particleRotations= new List<Vector4>();
void Start()
{
particleSystem = GetComponent<ParticleSystem>();
particleSystem.customData.SetMode(ParticleSystemCustomData.Custom1, ParticleSystemCustomDataMode.Vector);
particleSystem.customData.SetMode(ParticleSystemCustomData.Custom2, ParticleSystemCustomDataMode.Vector);
}
void Update()
{
ParticleSystem.Particle[] particles = new ParticleSystem.Particle[particleSystem.particleCount];
particleSystem.GetParticles(particles);
particleSystem.GetCustomParticleData(particlePositions, ParticleSystemCustomData.Custom1);
particleSystem.GetCustomParticleData(particleRotations, ParticleSystemCustomData.Custom2);
for(int i = 0; i < particleSystem.particleCount; i++)
{
particlePositions[i] = particles[i].position;
particleRotations[i] = new Vector4(particles[i].rotation3D.x * Mathf.Deg2Rad, particles[i].rotation3D.y * Mathf.Deg2Rad, particles[i].rotation3D.z * Mathf.Deg2Rad, 1);
if(i == 0)
Debug.Log(particleRotations[i]);
}
particleSystem.SetCustomParticleData(particlePositions, ParticleSystemCustomData.Custom1);
particleSystem.SetCustomParticleData(particleRotations, ParticleSystemCustomData.Custom2);
}
|
遍历每个粒子，然后传入数据，总的来说逻辑还是很简单的。
注意这传入的position是粒子的中心位置（如果粒子的Simulation Space选择local，则这中心位置还是相对于粒子发射器的，选择world则输出世界空间的值），rotation3D则是欧拉角。
还需要设置一下传入的Custom Data在Vertex的哪个位置，如图我设置在了TEXCOORD0与TEXCOORD1，在顶点着色器中取用即可。
之后就是在shader中还原model（逆）矩阵了，这直接抄别人的文章就可以了，要注意每个轴的旋转先后顺序：
Unity中常用矩阵的推导
最终还原后直接输出模型空间坐标结果
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