Unity2D遊戲開發之Sprite碎裂特效的實現（獨立解耦的元件，附詳細流程和程式碼）
2020-10-12 13:00:12
先上實際效果
如上圖所示，效果很直觀，即原始的Sprite影象的破碎元件觸發後，會將原圖碎裂成無數小塊，且使之炸裂。那麼，要實現這個功能就有如下幾點需求：
- 對於任意大小形狀的Sprite，僅通過一個方法就能使其破碎；
- 儘可能的保證碎片的形狀大小具有隨機性，但是碎片不能太大，否則不美觀；
- 觸發完之後要讓碎片炸開來；
- 考慮到複用性，要封裝成一個元件，以便與工程解耦。
一、Sprite隨機分割點生成
我們依然拿原圖舉例子。隨機裁切的本質，即是在Sprite的矩形框內，隨機找分割點，並對分割的軸做垂線，重新生成四個新的矩形區域，如下圖所示：
只不過，用完全隨機的方式來生成多個切割點的時候，如果兩個點的座標比較相近，那麼實際效果就會很不美觀（有些地方特別大，有些地方特別小），如下圖：
所以，我們的目的是要分割點均勻的隨機（沒錯，就是有前提的隨機）；
舉個例子：如果我們希望生成9張碎裂後的子圖片，則需要有2個分割點來分割影象，即N個分割點，生成(N+1)(N+1)張子圖，可以採取如下圖的區域劃分方法。
- 先將區域劃分為5X5的區域（即(2N+1)*(2N+1)）；
- 設左上方的子區域為S00，則於主對角線上，所有i和j座標均為奇數的區域Sij內生成亂數（黃點所在區域）；
- 對亂數生成的座標進行升序排序；
- 從左上角的點依次分割至左下角。
演演算法如上所述那樣，通過區域劃分法，在對應子區域內生成分割點，即可以保證隨機性，又不會使分割效果太醜。那麼，生成了隨機分割點之後，我們應該如果去分割Sprite呢？
二、Sprite的裁切
U3D的Sprite類內並沒有直接提供裁切的API，但是Sprite.Create()方法卻可以以Sprite物件的一部分來生成一個新的Sprite，它的API是這樣的：
Sprite.Create(Texture texture, Rect rect, Vector2 vector);
第二個引數就是新Sprite對應原始Sprite的矩形區域。
三、碎片彈射
碎片彈射效果，我們採用的是給碎片加力的方式來實現的。這樣一來，就要求碎片必須是一個剛體，於是，在碎片物件生成的部分，我們使用如下程式碼來執行。
/// <summary>
/// 彈射一個碎片物件。
/// </summary>
/// <param name="fragment">碎片物件。</param>
private void Ejection(GameObject fragment)
{
Vector2 start = fragment.transform.position;
Vector2 end = gameObject.transform.position;
Vector2 direction = end - start;
fragment.GetComponent<Rigidbody2D>().AddForce(direction * forceMultiply, ForceMode2D.Impulse);
}
/// <summary>
/// 創造一個碎片物件。
/// </summary>
/// <param name="sprite">碎片貼圖。</param>
/// <param name="position">碎片貼圖位置。</param>
/// <returns>碎片物件。</returns>
private GameObject CreateFragment(Sprite sprite, Vector2 position)
{
GameObject fragment = new GameObject("Fragment");
fragment.layer = LayerMask.NameToLayer(layerName);
fragment.transform.position = position;
fragment.AddComponent<SpriteRenderer>().sprite = sprite;
// 可以將碎片視作剛體，這樣會有與地形的碰撞效果
fragment.AddComponent<Rigidbody2D>();
fragment.AddComponent<BoxCollider2D>();
fragment.AddComponent<FadeOut>().delaySecond = delaySecond; // 新增淡出效果
return fragment;
}
在上述程式碼中，我們預設了碎片是剛體，我們還新增了一個碰撞盒，以便它在與地形碰撞時有真實的物理效果，而不是穿模。但是，能碰撞的剛體碎片存在一個問題，就是它也會與玩家/敵人物件碰撞，可能會因為XX碎了一地而把角色卡在牆角，所以，我們傳入一個LayerName引數，去標定碎片生成的Layer，並在Project Setting–>Physics2D中修改碰撞列表，使它只與特地Layer的物體碰撞。這種方式會讓Unity直接過濾兩個Layer之間的碰撞（不會被OnTrigger/OnCollision檢測到），效率較高。
四、碎片回收
碎片本質上是一種垃圾物件，它在效果執行完畢之後便應當被立即回收掉，我們可以單獨構造一個FadeOut元件類，讓它持續一段時間後能夠自動消失。 （注：此元件會逐漸使物體的alpha值減小，減為0時Destroy掉物體。如果不需要改變alpha值而直接Destroy的話，就使用協程來做） FadeOut類的程式碼如下：
using System.Collections;
using UnityEngine;
/// <summary>
/// 淡出效果元件類。
/// </summary>
public class FadeOut : MonoBehaviour
{
#region 可視變數
[HideInInspector] [Tooltip("消失時延。")] public float delaySecond = 5F;
#endregion
#region 成員變數
private SpriteRenderer spriteRenderer = null;
private float fadeSpeed = 0; // 消逝速度
#endregion
#region 功能方法
/// <summary>
/// 第一幀呼叫之前觸發。
/// </summary>
private void Start()
{
if (TryGetComponent(out SpriteRenderer spriteRenderer))
this.spriteRenderer = spriteRenderer;
fadeSpeed = this.spriteRenderer.color.a * Time.fixedDeltaTime / delaySecond;
//StartCoroutine(DestroyNow());
}
/*
/// <summary>
/// 定時自殺。
/// </summary>
/// <returns></returns>
private IEnumerator DestroyNow()
{
yield return new WaitForSeconds(delaySecond);
Destroy(gameObject);
}
*/
/// <summary>
/// 降低物件透明度，為0後摧毀物件。
/// 在固定物理幀重新整理時觸發。
/// </summary>
private void FixedUpdate()
{
float alpha = spriteRenderer.color.a - fadeSpeed;
spriteRenderer.color = new Color(spriteRenderer.color.r, spriteRenderer.color.r, spriteRenderer.color.r, alpha);
if (alpha <= 0)
Destroy(gameObject);
}
#endregion
}
完整程式碼
- 排序演演算法Sort類：
using System;
/// <summary>
/// 排序演演算法類。
/// </summary>
public class Sort<T> where T : IComparable
{
#region 基礎公有方法
/// <summary>
/// 陣列快速排序。
/// </summary>
/// <param name="array">待排序陣列。</param>
/// <param name="low">排序起點。</param>
/// <param name="high">排序終點。</param>
public void QuickSort(T[] array, int low, int high)
{
if (low >= high)
return;
int first = low;
int last = high;
T key = array[low];
while (first < last)
{
while (first < last && CompareGeneric(array[last], key) >= 0)
last--;
array[first] = array[last];
while (first < last && CompareGeneric(array[first], key) <= 0)
first++;
array[last] = array[first];
}
array[first] = key;
QuickSort(array, low, first - 1);
QuickSort(array, first + 1, high);
}
#endregion
#region 靜態私有方法
/// <summary>
/// 泛型物件比較大小。
/// </summary>
/// <param name="t1">待比較物件。</param>
/// <param name="t2">待比較物件。</param>
/// <returns>大於0則前者的值更大，小於0則反之，等於0則二者的值相等。</returns>
private static int CompareGeneric(T t1, T t2)
{
if (t1.CompareTo(t2) > 0)
return 1;
else if (t1.CompareTo(t2) == 0)
return 0;
else
return -1;
}
#endregion
}
- 核心程式碼Crasher元件類：
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
/// <summary>
/// 物體分裂效果元件類。
/// </summary>
public class Crasher : MonoBehaviour
{
#region 可視變數
[SerializeField]
[Tooltip("Sprite物件。")]
private Sprite sprite = null;
[SerializeField]
[Tooltip("碎片的層次名稱，用於避碰。")]
private string layerName = "Fragment";
[SerializeField] [Tooltip("分割點的數量。")]
private int splitPoint = 3;
[SerializeField] [Tooltip("爆破力乘數。")]
private float forceMultiply = 50F;
[SerializeField] [Tooltip("碎片消失時延。")]
private float delaySecond = 5F;
#endregion
#region 成員變數
private int seed = 0; // 亂數種子
private float spriteWidth = 0; // 貼圖實際寬度
private float spriteHeight = 0; // 貼圖實際高度
private List<GameObject> fragments = new List<GameObject>(); // 碎片物件列表
#endregion
#region 功能方法
/// <summary>
/// 對物件執行粉碎特效。
/// </summary>
public void Crash()
{
// 屬性初始化
spriteWidth = sprite.texture.width;
spriteHeight = sprite.texture.height;
// 獲取所有碎片物件
GetFragments(sprite.texture, RandomSplits());
// 彈射碎片物件
for (int i = 0; i < fragments.Count; i++)
Ejection(fragments[i]);
}
/// <summary>
/// 根據割點獲取所有碎片物件。
/// </summary>
/// <param name="texture2D">原始物件的紋理。</param>
/// <param name="splits">割點列表。</param>
private void GetFragments(Texture2D texture2D, Vector2[] splits)
{
// 分別獲取x，y兩個陣列
float[] splitXs = new float[splits.Length + 2];
float[] splitYs = new float[splits.Length + 2];
splitXs[0] = 0;
splitXs[splitXs.Length - 1] = spriteWidth;
splitYs[0] = 0;
splitYs[splitYs.Length - 1] = spriteHeight;
for (int i = 0; i < splits.Length; i++)
{
splitXs[i + 1] = splits[i].x;
splitYs[i + 1] = spriteHeight - splits[i].y; // y軸座標系倒轉
}
// 對陣列進行升序排序
Sort<float> sort = new Sort<float>();
sort.QuickSort(splitXs, 0, splits.Length);
sort.QuickSort(splitYs, 0, splits.Length);
// 分割物體
for (int i = 0; i < splitXs.Length - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < splitYs.Length - 1; j++)
{
float x1 = splitXs[i];
float y1 = splitYs[j];
float x2 = splitXs[i + 1];
float y2 = splitYs[j + 1];
float centerX = gameObject.transform.position.x - gameObject.transform.localScale.x / 2 + (x1 + x2) / (2 * spriteWidth);
float centerY = gameObject.transform.position.y - gameObject.transform.localScale.y / 2 + (y1 + y2) / (2 * spriteHeight);
Rect rect = new Rect(x1, y1, x2 - x1, y2 - y1);
Sprite sprite = Sprite.Create(texture2D, rect, Vector2.zero);
Vector2 position = new Vector2(centerX, centerY);
fragments.Add(CreateFragment(sprite, position));
}
}
}
/// <summary>
/// 在spriteRenderer區域內獲取隨機分割點。
/// </summary>
/// <returns>分割點陣列。</returns>
private Vector2[] RandomSplits()
{
System.Random random;
Vector2[] splits = new Vector2[splitPoint];
// 為了避免割點聚集，先分割區域，再於對應區域隨機取點
float spanX = spriteWidth / (2 * splitPoint + 1);
float spanY = spriteHeight / (2 * splitPoint + 1);
for (int i = 0; i < splitPoint; i++)
{
random = new System.Random(unchecked((int)System.DateTime.Now.Ticks) + seed);
seed++;
double x = random.NextDouble() * spanX + 2 * (i + 1) * spanX;
random = new System.Random(unchecked((int)System.DateTime.Now.Ticks) + seed);
seed++;
double y = random.NextDouble() * spanY + 2 * (i + 1) * spanY;
splits[i] = new Vector2((float)x, (float)y);
}
return splits;
}
/// <summary>
/// 彈射一個碎片物件。
/// </summary>
/// <param name="fragment">碎片物件。</param>
private void Ejection(GameObject fragment)
{
Vector2 start = fragment.transform.position;
Vector2 end = gameObject.transform.position;
Vector2 direction = end - start;
fragment.GetComponent<Rigidbody2D>().AddForce(direction * forceMultiply, ForceMode2D.Impulse);
}
/// <summary>
/// 創造一個碎片物件。
/// </summary>
/// <param name="sprite">碎片貼圖。</param>
/// <param name="position">碎片貼圖位置。</param>
/// <returns>碎片物件。</returns>
private GameObject CreateFragment(Sprite sprite, Vector2 position)
{
GameObject fragment = new GameObject("Fragment");
fragment.layer = LayerMask.NameToLayer(layerName);
fragment.transform.position = position;
fragment.AddComponent<SpriteRenderer>().sprite = sprite;
// 可以將碎片視作剛體，這樣會有與地形的碰撞效果
fragment.AddComponent<Rigidbody2D>();
fragment.AddComponent<BoxCollider2D>();
fragment.AddComponent<FadeOut>().delaySecond = delaySecond; // 新增淡出效果
return fragment;
}
#endregion
}
- FadeOut類的程式碼已在上一節給出；
- 測試類ClickImage：
using UnityEngine;
public class ClickImage : MonoBehaviour
{
public GameObject sprite = null;
private void Update()
{
if (Input.GetMouseButtonUp(0))
{
sprite.GetComponent<Crasher>().Crash();
sprite.SetActive(false);
}
}
}
附加內容
- 為了單獨封裝，本專案內的碎片物件沒有用物件池來回收，實際上，反覆生成的垃圾物件，用物件池的效率比較高；
- 不規則的Sprite也是可以破碎的，如下圖所示：
