Unity2D游戏开发之Sprite碎裂特效的实现（独立解耦的组件，附详细流程和代码）

先上实际效果

如上图所示，效果很直观，即原始的Sprite图像的破碎组件触发后，会将原图碎裂成无数小块，且使之炸裂。那么，要实现这个功能就有如下几点需求：

对于任意大小形状的Sprite，仅通过一个方法就能使其破碎；
尽可能的保证碎片的形状大小具有随机性，但是碎片不能太大，否则不美观；
触发完之后要让碎片炸开来；
考虑到复用性，要封装成一个组件，以便与工程解耦。

一、Sprite随机分割点生成

我们依然拿原图举例子。随机裁切的本质，即是在Sprite的矩形框内，随机找分割点，并对分割的轴做垂线，重新生成四个新的矩形区域，如下图所示：

只不过，用完全随机的方式来生成多个切割点的时候，如果两个点的坐标比较相近，那么实际效果就会很不美观（有些地方特别大，有些地方特别小），如下图：
在这里插入图片描述
所以，我们的目的是要分割点均匀的随机（没错，就是有前提的随机）；
举个例子：如果我们希望生成9张碎裂后的子图片，则需要有2个分割点来分割图像，即N个分割点，生成(N+1)(N+1)张子图，可以采取如下图的区域划分方法。

先将区域划分为5X5的区域（即(2N+1)*(2N+1)）；
设左上方的子区域为S00，则于主对角线上，所有i和j坐标均为奇数的区域Sij内生成随机数（黄点所在区域）；
对随机数生成的坐标进行升序排序；
从左上角的点依次分割至左下角。

算法如上所述那样，通过区域划分法，在对应子区域内生成分割点，即可以保证随机性，又不会使分割效果太丑。那么，生成了随机分割点之后，我们应该如果去分割Sprite呢？

二、Sprite的裁切

U3D的Sprite类内并没有直接提供裁切的API，但是Sprite.Create()方法却可以以Sprite对象的一部分来生成一个新的Sprite，它的API是这样的：

Sprite.Create(Texture texture, Rect rect, Vector2 vector);

第二个参数就是新Sprite对应原始Sprite的矩形区域。

三、碎片弹射

碎片弹射效果，我们采用的是给碎片加力的方式来实现的。这样一来，就要求碎片必须是一个刚体，于是，在碎片对象生成的部分，我们使用如下代码来执行。

	/// <summary>
    /// 弹射一个碎片对象。
    /// </summary>
    /// <param name="fragment">碎片对象。</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>
    /// 创造一个碎片对象。
    /// </summary>
    /// <param name="sprite">碎片贴图。</param>
    /// <param name="position">碎片贴图位置。</param>
    /// <returns>碎片对象。</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;
        // 可以将碎片视作刚体，这样会有与地形的碰撞效果
        fragment.AddComponent<Rigidbody2D>();
        fragment.AddComponent<BoxCollider2D>();
        fragment.AddComponent<FadeOut>().delaySecond = delaySecond;     // 添加淡出效果
        return fragment;
    }

在上述代码中，我们默认了碎片是刚体，我们还添加了一个碰撞盒，以便它在与地形碰撞时有真实的物理效果，而不是穿模。但是，能碰撞的刚体碎片存在一个问题，就是它也会与玩家/敌人对象碰撞，可能会因为XX碎了一地而把角色卡在墙角，所以，我们传入一个LayerName参数，去标定碎片生成的Layer，并在Project Setting–>Physics2D中修改碰撞列表，使它只与特地Layer的物体碰撞。这种方式会让Unity直接过滤两个Layer之间的碰撞（不会被OnTrigger/OnCollision检测到），效率较高。

四、碎片回收

碎片本质上是一种垃圾对象，它在效果执行完毕之后便应当被立即回收掉，我们可以单独构造一个FadeOut组件类，让它持续一段时间后能够自动消失。 （注：此组件会逐渐使物体的alpha值减小，减为0时Destroy掉物体。如果不需要改变alpha值而直接Destroy的话，就使用协程来做） FadeOut类的代码如下：

using System.Collections;
using UnityEngine;

/// <summary>
/// 淡出效果组件类。
/// </summary>
public class FadeOut : MonoBehaviour
{
    #region 可视变量
    [HideInInspector] [Tooltip("消失时延。")] public float delaySecond = 5F;
    #endregion

    #region 成员变量
    private SpriteRenderer spriteRenderer = null;
    private float fadeSpeed = 0;    // 消逝速度
    #endregion

    #region 功能方法
    /// <summary>
    /// 第一帧调用之前触发。
    /// </summary>
    private void Start()
    {
        if (TryGetComponent(out SpriteRenderer spriteRenderer))
            this.spriteRenderer = spriteRenderer;
        fadeSpeed = this.spriteRenderer.color.a * Time.fixedDeltaTime / delaySecond;
        //StartCoroutine(DestroyNow());
    }

    /*
    /// <summary>
    /// 定时自杀。
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    private IEnumerator DestroyNow()
    {
        yield return new WaitForSeconds(delaySecond);
        Destroy(gameObject);
    }
    */

    /// <summary>
    /// 降低对象透明度，为0后摧毁对象。
    /// 在固定物理帧刷新时触发。
    /// </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
}

完整代码

排序算法Sort类：

using System;

/// <summary>
/// 排序算法类。
/// </summary>
public class Sort<T> where T : IComparable
{
    #region 基础公有方法
    /// <summary>
    /// 数组快速排序。
    /// </summary>
    /// <param name="array">待排序数组。</param>
    /// <param name="low">排序起点。</param>
    /// <param name="high">排序终点。</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 静态私有方法
    /// <summary>
    /// 泛型对象比较大小。
    /// </summary>
    /// <param name="t1">待比较对象。</param>
    /// <param name="t2">待比较对象。</param>
    /// <returns>大于0则前者的值更大，小于0则反之，等于0则二者的值相等。</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
}

核心代码Crasher组件类：

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/// <summary>
/// 物体分裂效果组件类。
/// </summary>
public class Crasher : MonoBehaviour
{
    #region 可视变量
    [SerializeField]
    [Tooltip("Sprite对象。")]
    private Sprite sprite = null;

    [SerializeField]
    [Tooltip("碎片的层次名称，用于避碰。")]
    private string layerName = "Fragment";

    [SerializeField] [Tooltip("分割点的数量。")]
    private int splitPoint = 3;

    [SerializeField] [Tooltip("爆破力乘数。")]
    private float forceMultiply = 50F;

    [SerializeField] [Tooltip("碎片消失时延。")]
    private float delaySecond = 5F;
    #endregion

    #region 成员变量
    private int seed = 0;               // 随机数种子
    private float spriteWidth = 0;      // 贴图实际宽度
    private float spriteHeight = 0;     // 贴图实际高度
    private List<GameObject> fragments = new List<GameObject>();    // 碎片对象列表
    #endregion

    #region 功能方法
    /// <summary>
    /// 对对象执行粉碎特效。
    /// </summary>
    public void Crash()
    {
        // 属性初始化
        spriteWidth = sprite.texture.width;
        spriteHeight = sprite.texture.height;
        // 获取所有碎片对象
        GetFragments(sprite.texture, RandomSplits());
        // 弹射碎片对象
        for (int i = 0; i < fragments.Count; i++)
            Ejection(fragments[i]);
    }

    /// <summary>
    /// 根据割点获取所有碎片对象。
    /// </summary>
    /// <param name="texture2D">原始对象的纹理。</param>
    /// <param name="splits">割点列表。</param>
    private void GetFragments(Texture2D texture2D, Vector2[] splits)
    {
        // 分别获取x，y两个数组
        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轴坐标系倒转
        }
        // 对数组进行升序排序
        Sort<float> sort = new Sort<float>();
        sort.QuickSort(splitXs, 0, splits.Length);
        sort.QuickSort(splitYs, 0, splits.Length);
        // 分割物体
        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区域内获取随机分割点。
    /// </summary>
    /// <returns>分割点数组。</returns>
    private Vector2[] RandomSplits()
    {
        System.Random random;
        Vector2[] splits = new Vector2[splitPoint];
        // 为了避免割点聚集，先分割区域，再于对应区域随机取点
        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>
    /// 弹射一个碎片对象。
    /// </summary>
    /// <param name="fragment">碎片对象。</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>
    /// 创造一个碎片对象。
    /// </summary>
    /// <param name="sprite">碎片贴图。</param>
    /// <param name="position">碎片贴图位置。</param>
    /// <returns>碎片对象。</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;
        // 可以将碎片视作刚体，这样会有与地形的碰撞效果
        fragment.AddComponent<Rigidbody2D>();
        fragment.AddComponent<BoxCollider2D>();
        fragment.AddComponent<FadeOut>().delaySecond = delaySecond;     // 添加淡出效果
        return fragment;
    }
    #endregion
}

FadeOut类的代码已在上一节给出；
测试类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);
        }
    }
}

附加内容

为了单独封装，本项目内的碎片对象没有用对象池来回收，实际上，反复生成的垃圾对象，用对象池的效率比较高；
不规则的Sprite也是可以破碎的，如下图所示：