UE4 Niagara粒子系统基础笔记

目录

Niagara基础概念

Niagara官方建议

Niagara堆栈面板

Niagara渲染模式&材质

Niagara和蓝图

Niagara常用模块

Niagara常用技巧

Niagara ModuleScript

Niagara基础概念

• 插件启用Niagara 和 Niagara Extras

• 创建粒子发射器Niagara Emitter 和 粒子管理系统Niagara System

  • Fx - Niagara Emitter

  • 右键Emitter - Create Niagara System

  • 一个System 可以包含多个 Emitter，用于组合粒子效果

    

     

• Niagara VFX系统共有四大核心组件

  • 系统：Niagara系统包含多个发射器，结合后可产生一种效果。例如制作烟花效果，可能需要多次爆发。为此需创建多个发射器，并放置在名为Firework的Niagara系统中

  • 发射器：Niagara发射器包含模块。其用途单一，但可重复使用。Niagara发射器的一大独特之处在于，可使用模块堆栈创建模拟，并在同一发射器中以多种方式进行渲染。继续以烟花效果为例，可创建一个发射器，其中包含用于火花的sprite渲染器，和用于火花之后流光效果的条带渲染器

  • 模块：Niagara模块是Niagara VFX的基础层级。模块将与一般数据通信、封装行为，与其他模块堆栈，并写入函数。 使用高级着色语言（HLSL）编译模块，但可用节点在图表中进行可视化编译

  • 参数：Niagara模拟中的数据的抽象表现。共有四种参数：

    • 基元（Primitive）：此类参数定义不同精度和通道宽度的数值数据。

    • 枚举（Enum）：此类参数定义一组固定的指定值，并取其中一个指定值

    • 结构体（Struct）：此类参数定义一组基元和列举类型的组合。

    • 数据接口（Data Interfaces）：此类参数定义从外部数据源中提供数据的函数。此可为UE4其他部分中的数据，或外部应用程序中的数据

• Niagara工作流程

  1. 创建发射器：将模块放入堆栈，以便定义外观效果以及要采取的操作等。每个模块都有自己的分组，五大主要分组：

     • 发射器生成（Emitter Spawn）：放置的模块定义发射器首次生成时的效果

     • 发射器更新（Emitter Update）：放置的模块随时间持续影响发射器

     • 粒子生成（Particle Spawn）：放置的模块定义发射器中生成粒子时的效果

     • 粒子更新（Particle Update）：放置的模块用于随时间持续影响粒子

     • 事件处理（Event Handlers）：你可以在一个或多个用于定义特定数据的发射器中创建"生成"事件。然后你可以在其他发射器中创建监听事件，这些发射器会根据生成的事件触发特定行为（用于发射器通信）

       

        

  2. 创建系统：你可以将各个单独的发射器组成一个系统，从而合力表现整体视觉效果。 有些模块是特定于系统的；还可以利用Niagara编辑器的时间轴（Timeline）面板来管理系统中所包含的发射器的计时

  3. 创建模块（新建Niagara未提供的模块，可以复用的“粒子函数” --- ModuleScript）

     

      

Niagara官方建议

• 尽量使用继承复用Niagara库中已有的发射器

• 尽量避免创建模块，可以使用Niagara的动态输入避免新建模块

• 使用Micro表达式适用于无需新模块的一次性功能

• 使用事件进行粒子、发射器、系统间的通信

• 使用数据接口访问任意外部数据：包括网格体数据、音频、外部DDC信息、代码对象和文本容器

• 使用Houdini创建的数据导出成常见格式CSV，在UE4中可导入Niagara

Niagara堆栈面板

• Emitter Selection面板详解

  

  •  

  • 不同的组会采用颜色编码

    • 橙色（Orange） 用于发射器级模块。 发射器设置（Emitter Settings）：发射器属性 项目位于本组中。 发射器生成（Emitter Spawn）：首帧中发生的情况。发射器更新（Emitter Update）：发射器更新时，首帧后发生的情况

    • 绿色（Green）用于粒子级模块。粒子生成（Particle Spawn）：创建粒子时发生的情况。 粒子更新（Particle Update）：粒子生命周期内发生的情况

    • 红色（Red） 用于渲染级别。Niagara将模拟与渲染解耦。这意味着可一次性创建模拟行为，然后将多个渲染器指定到该模拟

    • 蓝色（Blue）用于粒子系统。 系统设置（System Settings）： 此分组包括用户参数（User Parameters）和系统属性（System Properties）项目。系统生成（System Spawn）：创建系统时发生的情况。 系统更新（System Update）：系统生命周期内发生的情况

Niagara渲染模式&材质

• 四种渲染模式：Spirate、Light、Mesh、Ribbon

• Facing Mode: Sprite通常Face Camera， Mesh通常Velocity

• Spirate渲染：每个粒子为材质的2D贴图效果，最常用模式

  • Alignment：通常Velocity Aligned

  • Facing Mode: 通常Face Camera

• Mesh渲染: 每个粒子为3D模型+材质效果

  • Facing Mode: 通常Velocity

  • Render添加mesh render, 附mesh + override材质

  • 相关模块

    • MeshOrientation（初始旋转）

    • MeshSizeScale（mesh缩放）

• Ribbon渲染（由粒子组成的带状，用于做各种轨迹效果）

  • Render添加Ribbon render，附材质

  • 相关模块

    • Beam Emitter Setup(带状产生的起始点，常提供给蓝图控制)

      • Beam start/end位置信息需要勾上世界绝对位置选项

    • Spawn Beam

    • Spawn Burst Instantaneous

      • Spawn Count：带状按粒子划分的段数，可以make new expresion直接输表达式计算，如：

        max(length(User.TargetPos-Engine.Owner.Position)/100, 10) //根据距离划分段数

    • Initialize Ribbon（Ribbon初始化参数）

    • update beam (解决快速触发时纽带问题)

• 粒子材质基础操作

  • 材质基础设置

    • 搜索use : 勾选use with niagara spirates/mesh/ribbon

    • surface + Translucent + two sides + unlit

    • Render添加spirate/mesh/ribbon render, 附材质

  • Niagara动态输入属性给材质

    • Dynamic Parameter 可自定义4*16个属性

      • particle update中添加Dynamic Material Parameters指定粒子的属性

      • 材质中使用Dynamic Parameter输入给材质使用

    • 已绑定好的属性：ParticleColor ParticleSize 等

• UV控制

  • render板块里为材质提供了两套uv（0/1）, 可以在材质中独立计算

  • UVTiling Ditance控制材质贴图的重复度（贴图UV的拉伸）

  • subUV （材质贴图划分单张贴图为多张子贴图，粒子系统随机读取，常用于模拟碎片溅射）

    • Particle Spawn中添加：set particles.subImageIndex, 输入uniform float随机,

      如贴图划分16个，则随机范围0-15

    • render中设置SubUV: 如贴图划分16个，则x=4,y=4

• 粒子的朝向问题

  • 通常蓝图里击中位置获取impact normal，作为user params传给Niagara （User.TargetNormal）

    • mesh粒子：设置Initial Mesh Orientation中的Orientation Vector 为User.TargetNormal

    • spirate粒子：设置Add Velocity in Cone中Cone Axis为User.TargetNormal

    • Coordinate Space都设置成World

Niagara和蓝图

• Emitter Update中MaxLoopCount设置循环次数，设0无线循环

• 在动画中应用：Add Notify - Play Niagara Particle Effect

  

   

• 在Actor蓝图中应用：Niagara粒子系统(NS可以，NE不行)可以以组件形式添加到Actor

• activate组件或deactivate

• 在蓝图里设置粒子属性:

  • NS的Parameters的User中添加参数（可被蓝图修改的public参数），在NE面板link input参数

    

     

  • 蓝图中Set Niagara Variable

    

     

  • 蓝图中控制贴花材质（受击血液溅射等效果触发）

    • spawn decal at lcoation ： 世界位置生成

    • spawn decal attached : 生成并attach到actor

      • 结合动态材质控制贴花时间和渐变

        

         

Niagara常用模块

• Emitter spawn

  • Spawn Burst Instantaneous：发射器生成个数

• particle spawn

  • Particle Initial ：初始size（x,y）, lifetime, position, color, mass等

  • Add Velocity From Point / In Cone : 点初始速度 或 锥形初速度

• particle update

  • Cravity Force : 模拟重力

  • Drag : 添加阻力

  • Vector Noise Force : 随机扰乱速度

  • Set particle.Color/Size等 ： 直接设置盘particle属性

Niagara常用技巧

• Attribute Spreadsheet面板：capture查看每帧每个粒子的属性变化

• 增加一个spirate render，专门增加一个debug材质

  • 在particle update中添加Dynamic Material Parameters指定粒子的属性

  • 材质中使用Dynamic Parameter + debugScalerValues：将属性值传入材质实时渲染显示

• Niagara面板属性值设置可以make new expression输入表达式计算

• 双击模块名进入模块蓝图，查看模板各输出的计算过程

   

Niagara ModuleScript

• Niagara系统的可视化编程脚本，用于创建新模块