Система суточного цикла (день-ночь) Unity HDRP 2022
Суточный цикл - что получится в итоге
Шепард на мостике!
Вы наверное видели что я сейчас разрабатываю проект, любовное послание EX-Machina - Road Citizen, в нем одна из ключевых механик суточный цикл и я хочу поделиться с вами своим опытом создания системы управления циклом дня и ночи в Unity с использованием HDRP.
Я разработала два скрипта: DayCycleSettings и CircadianSystem, и хочу рассказать, как я их писала шаг за шагом, а также объяснить, зачем нужны каждое из использованных решений.
Шаг 1: Создание ScriptableObject для настроек
Я решила начать с создания ScriptableObject, чтобы отделить настройки от логики и сделать их более управляемыми и переиспользуемыми. Это позволит мне легко настраивать параметры цикла дня и ночи, а также создавать разные пресеты для разных сцен или условий.
Создаем DayCycleSettings.cs
using UnityEngine;
[CreateAssetMenu(fileName = "DayCycleSettings", menuName = "ScriptableObjects/DayCycleSettings", order = 1)]
public class DayCycleSettings : ScriptableObject
{
[Header("Настройки времени")]
[Range(0, 24)]
public float timeSpeed = 1f; // Скорость течения времени
[Header("Настройки продолжительности дня и ночи")]
[Range(0, 24)]
public float dayStartTime = 6f; // Время начала дня
[Range(0, 24)]
public float dayEndTime = 18f; // Время окончания дня
[Range(0, 24)]
public float nightStartTime = 18f; // Время начала ночи
[Range(0, 24)]
public float nightEndTime = 6f; // Время окончания ночи
[Header("Настройки солнца")]
[Range(0, 90)] public float sunLatitude = 20f;
[Range(-100, 100)] public float sunLongitude = -90f;
public float sunIntensity = 1f;
public AnimationCurve sunIntensityMultiply;
public AnimationCurve sunTemperatureMultiplier;
[Header("Настройки луны")]
[Range(0, 90)] public float moonLatitude = 40f;
[Range(-100, 100)] public float moonLongitude = 90f;
public float moonIntensity = 1f;
public AnimationCurve moonIntensityMultiply;
public AnimationCurve moonTemperatureMultiplier;
[Header("Настройки звездного неба")]
[Range(0, 90)] public float PolarStarLatitude = 40f;
[Range(-100, 100)] public float PolarStarLongitude = 90f;
public float starsIntensity = 1f;
public AnimationCurve starsCurve;
}
Что здесь происходит?
- [CreateAssetMenu]: Эта атрибута позволяет нам создать экземпляр этого ScriptableObject через меню Unity.
- Параметры времени: Мы задаем текущее время и скорость его течения.
- Продолжительность дня и ночи: Здесь я добавила возможность настраивать время начала и окончания дня и ночи. Это дает гибкость в управлении циклом.
- Настройки солнца и луны: Задаем параметры для позиции, интенсивности и температуры цвета, а также кривые для их изменения в течение времени.
- Настройки звездного неба: Аналогично, задаем параметры для управления звездами.
Шаг 2: Создание основного менеджера цикла дня и ночи
Теперь, когда у нас есть настройки, нам нужен скрипт, который будет управлять изменением состояния сцены в зависимости от времени суток.
using UnityEngine;
using UnityEngine.Rendering;
using UnityEngine.Rendering.HighDefinition;
public class CircadianSystem : MonoBehaviour
{
[Range(0, 24)] public float currentTime = 12f; // Текущее время
public DayCycleSettings settings; // Ссылка на ScriptableObject с настройками
[Header("Ссылки на объекты сцены")] public Light sunLight; // Ссылка на источник света солнца
public Light moonLight; // Ссылка на источник света луны
public VolumeProfile VolumeProfile; // Профиль объемного освещения для HDRP
[Header("Текущее время")] [SerializeField]
private string currentTimeString; // Строковое представление текущего времени
public bool SunActive;
public bool MoonActive;
public bool isDay = false;
private HDAdditionalLightData sunLightData;
private HDAdditionalLightData moonLightData;
private Light SunComponent;
private Light MoonComponent;
private PhysicallyBasedSky skySettings;
private float previousTime = -1f;
/// <summary>
/// Вызывается при изменении значений в инспекторе Unity
/// </summary>
#if UNITY_EDITOR
private void OnValidate()
{
VolumeProfile.TryGet(out skySettings);
InitializeComponents();
UpdateLight();
CheckShadowsStatus();
SkyStars();
UpdateTimeText();
}
#endif
/// <summary>
/// Вызывается при старте скрипта
/// </summary>
private void Start()
{
InitializeComponents();
VolumeProfile.TryGet(out skySettings);
UpdateTimeText();
CheckShadowsStatus();
SkyStars();
}
/// <summary>
/// Инициализация компонентов и данных
/// </summary>
private void InitializeComponents()
{
if (sunLight != null)
{
SunComponent = sunLight.GetComponent<Light>();
sunLightData = sunLight.GetComponent<HDAdditionalLightData>();
}
if (moonLight != null)
{
MoonComponent = moonLight.GetComponent<Light>();
moonLightData = moonLight.GetComponent<HDAdditionalLightData>();
}
}
/// <summary>
/// Вызывается каждый кадр
/// </summary>
private void Update()
{
// Обновляем текущее время с учетом скорости времени
currentTime += Time.deltaTime * settings.timeSpeed;
if (currentTime >= 24)
{
currentTime = 0; // Сбрасываем время после 24 часов
}
float currentFloorTime = Mathf.Floor(currentTime);
// Обновляем текст времени только при изменении целого часа
if (currentFloorTime != Mathf.Floor(previousTime))
{
UpdateTimeText();
}
UpdateLight(); // Обновляем параметры света
// Проверяем, нужно ли обновить статус теней и активности солнца/луны
if (ShouldUpdateShadowsStatus(currentTime, previousTime))
{
CheckShadowsStatus();
}
SkyStars(); // Обновляем параметры звездного неба
previousTime = currentTime; // Обновляем предыдущее время
}
/// <summary>
/// Обновляет параметры звездного неба
/// </summary>
private void SkyStars()
{
if (skySettings == null) return;
float normalizedTime = currentTime / 24.0f; // Нормализуем время от 0 до 1
// Обновляем интенсивность звезд в зависимости от времени
skySettings.spaceEmissionMultiplier.value =
settings.starsCurve.Evaluate(normalizedTime) * settings.starsIntensity;
// Обновляем вращение звездного неба
skySettings.spaceRotation.value =
(Quaternion.Euler(90 - settings.PolarStarLatitude, settings.PolarStarLongitude, 0) *
Quaternion.Euler(0, normalizedTime * 360.0f, 0)).eulerAngles;
}
/// <summary>
/// Проверяет, нужно ли обновить статус теней и активности источников света
/// </summary>
private bool ShouldUpdateShadowsStatus(float currentTime, float previousTime)
{
// Обновляем состояние теней, если текущий час отличается от предыдущего
return Mathf.Floor(currentTime) != Mathf.Floor(previousTime);
}
/// <summary>
/// Проверяет и обновляет статус теней и активность солнца и луны
/// </summary>
private void CheckShadowsStatus()
{
float currentSunRotation = currentTime;
// Определяем, является ли текущее время днем
bool isDayTime = IsTimeBetween(currentTime, settings.dayStartTime, settings.dayEndTime);
// Определяем, должно ли солнце быть активным
bool sunShouldBeActive = IsTimeBetween(currentTime, settings.dayStartTime - 0.3f, settings.dayEndTime + 0.3f);
// Определяем, должна ли луна быть активной
bool moonShouldBeActive = !IsTimeBetween(currentTime, settings.nightEndTime, settings.nightStartTime);
// Включаем или отключаем тени для солнца и луны
if (sunLightData != null)
sunLightData.EnableShadows(isDayTime);
if (moonLightData != null)
moonLightData.EnableShadows(!isDayTime);
isDay = isDayTime; // Обновляем флаг дня
// Включаем или отключаем объект солнца
if (sunLight != null)
{
sunLight.gameObject.SetActive(sunShouldBeActive);
SunActive = sunShouldBeActive;
}
// Включаем или отключаем объект луны
if (moonLight != null)
{
moonLight.gameObject.SetActive(moonShouldBeActive);
MoonActive = moonShouldBeActive;
}
}
/// <summary>
/// Обновляет параметры света для солнца и луны
/// </summary>
private void UpdateLight()
{
float normalizedTime = currentTime / 24f; // Нормализуем время от 0 до 1
float sunRotation = normalizedTime * 360f; // Вычисляем вращение солнца
// Вычисляем базовые вращения для солнца и луны
Quaternion sunBaseRotation = Quaternion.Euler(settings.sunLatitude - 90, settings.sunLongitude, 0);
Quaternion moonBaseRotation = Quaternion.Euler(90 - settings.moonLatitude, settings.moonLongitude, 0);
Quaternion timeRotation = Quaternion.Euler(0, sunRotation, 0); // Вращение по времени
// Применяем вращение к солнцу
if (sunLight != null)
sunLight.transform.localRotation = sunBaseRotation * timeRotation;
// Применяем вращение к луне
if (moonLight != null)
moonLight.transform.localRotation = moonBaseRotation * timeRotation;
// Вычисляем интенсивности по кривым
float sunIntensityCurve = settings.sunIntensityMultiply.Evaluate(normalizedTime);
float moonIntensityCurve = settings.moonIntensityMultiply.Evaluate(normalizedTime);
// Обновляем интенсивность солнца
if (sunLightData != null)
{
sunLightData.intensity = sunIntensityCurve * settings.sunIntensity;
}
// Обновляем интенсивность луны
if (moonLightData != null)
{
moonLightData.intensity = moonIntensityCurve * settings.moonIntensity;
}
// Вычисляем температуры цвета по кривым
float sunTemperature = settings.sunTemperatureMultiplier.Evaluate(normalizedTime) * 10000f;
float moonTemperature = settings.moonTemperatureMultiplier.Evaluate(normalizedTime) * 10000f;
// Обновляем температуру цвета солнца
if (SunComponent != null)
{
SunComponent.colorTemperature = sunTemperature;
}
// Обновляем температуру цвета луны
if (MoonComponent != null)
{
MoonComponent.colorTemperature = moonTemperature;
}
}
/// <summary>
/// Обновляет строковое представление текущего времени
/// </summary>
private void UpdateTimeText()
{
float hours = Mathf.Floor(currentTime); // Целые часы
float minutes = (currentTime - hours) * 60; // Минуты
// Форматируем строку времени в формате "HH:MM"
currentTimeString = hours.ToString("00") + ":" + minutes.ToString("00");
}
/// <summary>
/// Проверяет, находится ли текущее время между двумя значениями
/// </summary>
private bool IsTimeBetween(float time, float startTime, float endTime)
{
if (startTime < endTime)
{
return time >= startTime && time <= endTime;
}
else
{
// Если время начала больше времени окончания (ночь через полночь)
return time >= startTime || time <= endTime;
}
}
}
Пояснения к коду:
- Ссылки на объекты сцены: Поскольку ScriptableObject не может содержать ссылки на объекты сцены, мы держим ссылки на солнце, луну и профиль объема в основном скрипте.
- InitializeComponents(): Здесь мы получаем компоненты света и дополнительные данные HDRP для солнца и луны.
- Update(): В этом методе мы обновляем время, свет, статус теней и звездное небо каждый кадр.
- SkyStars(): Обновляем интенсивность и вращение звездного неба в зависимости от времени суток.
- CheckShadowsStatus(): Определяем, является ли текущее время днем или ночью, и соответственно включаем или отключаем тени и объекты солнца и луны.
- UpdateLight(): Обновляем параметры света (интенсивность, температуру цвета, позицию) для солнца и луны на основе текущего времени и настроек.
- UpdateTimeText(): Обновляем строковое представление текущего времени для отображения или отладки.
- IsTimeBetween(): Утилитарный метод для проверки, находится ли текущее время между двумя заданными значениями, учитывая переход через полночь.
Шаг 3: Настройка и использование
Теперь, когда скрипты готовы, нужно их настроить и использовать в сцене.
два источника освещения, глобальный объем и пустышку под наш скрипт - Перфекционизма ради))
1. Создаем экземпляр DayCycleSettings:
- В Unity переходим в меню Assets > Create > ScriptableObjects > DayCycleSettings.
- Настраиваем параметры в созданном объекте: устанавливаем кривые, интенсивности, времена начала и окончания дня и ночи и т.д.
Настройка настроек (0_о)
мои настройки выглядят так, но вы вольны в эксперименты.
Мои варианты кривых, но вы можете экспериментировать
Солнце - кривая интенсивности яркости света в течении дня.
Солнце - кривая температуры света в течении дня в кельвинах
Луна - обе кривых похожи, свет и температура почти не меняются.
Звезды - видимость звезд в течении суток.
2. Настраиваем CircadianSystem :
- Добавляем скрипт CircadianSystem на пустой объект в сцене.
- В инспекторе привязываем созданный ранее DayCycleSettings к полю settings.
- Привязываем ссылки на объекты сцены: солнце (sunLight), луну (moonLight) и профиль объема (VolumeProfile).
С объемом есть один нюанс, после его создания нужно нажать на кнопку New строки Profile, это создаст scriptable object настроек профиля объема.
И в поле Volume Profile скрипта CircadianSystem, перетащить именно scriptable object профиля настроек объема.
3. Настраиваем объекты солнца и луны:
- Убедитесь, что объекты солнца и луны имеют компоненты Light и HDAdditionalLightData.
- Настройте их начальные параметры по необходимости.
Начальные настройки для солнца и луны
Солнце
Луна
Настройка профиля объема
Обязательные компоненты
Необязательные но добавляющие красивости и тормозов)))
Шаг 4: Тестирование и отладка
Запускаем игру и наблюдаем, как меняется время суток, положение солнца и луны, интенсивность света и звездного неба.
Советы по отладке:
- Проверьте кривые: Убедитесь, что кривые интенсивности и температуры цвета правильно настроены и дают ожидаемые результаты.
- Следите за логами: При необходимости добавьте Debug.Log для отслеживания значений и поведения скрипта.
- Изменяйте параметры на лету: Во время игры можно изменять параметры в DayCycleSettings для мгновенного эффекта и подбора нужных значений.
Заключение
Создание системы цикла дня и ночи с использованием ScriptableObject и менеджера позволяет легко управлять настройками и логикой, обеспечивая гибкость и модульность.
Преимущества такого подхода:
- Разделение данных и логики: Настройки хранятся отдельно от кода, что облегчает их управление и переиспользование.
- Гибкость: Можно создавать различные пресеты настроек для разных сцен или условий.
- Удобство настройки: Изменения в настройках сразу отражаются в поведении сцены, без необходимости править код.
HDRP
Способен творить настоящую магию, но расплачиваться вам придется производительностью, хотя при должном упорстве вы сможете получать потрясающее изображение минимизируя тормоза)
Примечание - URP
К сожалению данный подход нельзя использовать в рендер процессе URP, по причине отсутствия применяемых в HDRP компонентов, но если вы проявите интерес к данному руководству (потешите мою мотивацию сердечками и комментариями), я могу написать альтернативное решение для URP, специально для вас)
Напоследок
Надеюсь, мой опыт и этот рассказ помогут вам в создании собственной системы цикла дня и ночи в Unity! Если у вас есть вопросы или вы хотите поделиться своими идеями, буду рада обсудить их!
Приходите в гости в ToryGames
помните
Зачем вам один мир? Вы можете создать тысячи!
Это Шепард
Конец связи.
7 комментариев