第六节 用表达式“写”出一个龙卷风来
为了加强对表达式和粒子通用属性的理解，在这一节我们使用表达式“写出”一个龙卷风来。
首先，要做龙卷风就要知道龙卷风是什么样子的，并且用语言表达出来，然后再把语言转换成表达式。我们说：龙卷风是从地面向上升起的圆形粒子群，并且上大下小，下面风口快速移动，上部被带动移动而产生扭曲。
接下来确定对什么属性进行控制：Position，我们当然是位置，我们控制每一个粒子的位置来制造一个龙卷风的形态。
最后就是动手制作了：新建一个场景，创建一个粒子发射器(使用默认属性)。
默认情况下，粒子是四散开来的，粒子的位置受到粒子发射器的发射速度影响而变化：
要精确控制粒子的位置，就需要使用表达式接管位置的属性控制权：为粒子的Position属性制作RunTimeExpression。
回到第一步，“龙卷风是从地面向上升起的圆形粒子群”那么，首先要解决的就是让粒子绕着圈的上升；再分解一下就是：先在原地转圈再上升。那么怎么让粒子在原地转圈呢？还记得前面讲到的Sin()，Cos()么？两个在时间轴上互补的函数，是制作圆形运动的首选：
注意：使用RunTimeExpression
在这里还是解释一下这个表达式的含义：
particleShape1.position=<<sin(time)，0，cos(time)>>；
是一个简单的赋值，将一个矢量值<sin(time)，0，cos(time)>赋值给每一个粒子的位置信息，在X轴和Y轴是分别以sin(time)和cos(time)为位置，在Y轴上是0。时间不断增加所以粒子在平面上逆时针旋转。
结果和我们想象的不太一样，因为粒子挤作一堆了，原因是我们给每个粒子的位置信息值都是一样的：sin(time)和cos(time)为位置，所以要想粒子围成一个圈，需要为每个粒子赋于不同的值(基于现有圆形运动)；也就是需要一个每个粒子都有的，但每个粒子都不一样的值来和time进行运算，这样每个粒子的位置就不一样了，而且还是一个圆形运动：
于是我们想到：particleId，不是么？每个粒子都有一个Id，而且每个都不一样，更好的是这个值是不断增加的，于是矢量值可以写成：
效果：
粒子变成了一个圆圈，并且在逆时针旋转，可是半径只有1，太小了；那么增加这个半径怎么写呢？
在改变半径前，我们先对表达式作一个修改，因为它太长了。我们把这个表达式改成这样：
是不是结构很清晰？第一行声明一个变量$speed，并将重复使用的time+ particleShape1. particleId赋值给它，那么在第二行里面，就不用再重复使用了，只需要使用$speed就可以了，这种方法有很多好处：其中一个是能够使结构清晰，并且在需要修改的时候非常方便，因为你只需要修改一次就可以了，而不用重复修改了。
由于粒子的位置在X轴和Y轴上都是−1到+1之间，所以要增大半径，就只需要乘于一个数就可以了，所以表达式可以改成：
很明显粒子圆圈的半径增加了，在这里使用了*半径而不是+半径，是因为：sin函数的值有正有负，使用‘+’数值不论正负，只会增加不会减少，结果变成了位移了；而使用‘*’则数值负的更小，正的更大，所以结果就是半径变大了。
接下来，增加点细节，因为这个太有规律了，龙卷风应该是有点随机感的扩散，而不会是一个圆圈的线，所以只要在半径$r上面动一下脑筋，给个随机就可以了不是么？可是问题也来了，如果直接加上个rand()函数，那么每运行一帧就$r会变化一次，结果粒子就会不停的抖动(读者可以试验一下，体会一下)。所以我们需要一个每个粒子都有，很接近的，但有都不相同的这样的一个数值，来和$r相加，来产生圆圈的随机感。
所以我们需要一个PerParticle的值，这个值还应该是Rand(x)的。看来现成的是没有了，所以我们就自己创造吧：
单击General按钮，为粒子创建一个PerParticle的属性，ok以后就会出现在PerParticleAttribute属性里面：
接下来就是为这个Rand属性真正的赋上一个Rand(2)的值了，使用CreateExpression，于是我们就有了一个PerParticle的值，这个值还是Rand(2)的：
在属性后面鼠标右键单击，在弹出菜单选择CreateExpression
创建如下表达式：(www.xing528.com)
于是，我们的粒子位置信息的表达式就成为：
在半径的后面加上每个粒子的不同的随机值，那么这个圆线就会变成有宽度的面了：
在平面上，基本的形态已经形成了，接下来就是让这个平面旋转的粒子群，向上升起来：这比较简单，只要在position的Y轴数值增加就可以了。所以这个表达式被改写成：
在这里将Y轴上的增加，使用了一个小技巧：先将粒子的位置信息position赋值给一个矢量的变量$pos然后使用$pos.y将Y轴的分量拿出来进行计算，使用$pos.y+0.3来使得$pos.y在每一帧都增加0.3个单位，并且将这个值赋给变量$up，然后将这个$up变量赋值给position的Y轴分量。于是粒子群旋转上升了（如下图）：
当然了，不要忘了把粒子的生命周期该修改一下，否则粒子不停的上升，没完没了：
好了，最简单的部分完成了，接下来要实现的是让这个旋转上升的粒子群变得上大下小，这才是龙卷风的样子，而且上大下小还要有漏斗的形态（至于扭曲那就放在下一步）。
要实现上大下小，当然还是控制粒子的position值来实现，也就是我们又要修改position的x和y分量的值了。现在是通过sin($speed)和cos($speed)产生旋转并且使用*$r来产生每个粒子随机的偏移量，然后随着时间的增加使用+0.3来使粒子上升。那么，要在上升的过程中产生漏斗形状那就需要一个数值，这个数值必须要随着粒子的生命周期的改变而改变（粒子产生时候最小，粒子死亡时候最大，而且每个粒子都有同样的这个值）。然后将这个值和半径相乘，那么不就产生了粒子产生到时候（最下面）半径小、粒子死亡的时候（最上面）大的形状了么？
那么这个值有没有？很可惜没有，没有怎么办？那就自己造一个PerParticle的值，就好像particleShape1.Rand一样。不同的是，我们要为这个值赋一个动态变化的值（粒子产生时候最小，粒子死亡时候最大的值），怎样赋值？还记得ramp么？是不是正好满足我们的要求呢？我们先为粒子增加一个名字叫life_position的PerParticle属性：
为粒子增加PerParticle粒子属性life_position：
为该属性添加Ramp值：
该属性值随着粒子的年龄增加，从下至上返回ramp里面的RGB的值
编辑ramp，我们希望粒子出生的时候返回最小的值，在粒子死亡的时候返回最大的值，这样我们将这个值与粒子的旋转半径相乘，得出的结果就是：粒子在产生的时候粒子旋转半径最小，上升的过程中逐渐变大，并且可以通过调整Ramp的颜色控制，最后消失的时候达到最大半径。
当然了，在此之前，必须将颜色代表的最大值和最小值定义下来。
在life_position属性后面单击鼠标右键，选择编辑数值映射（EditArrayMapper）
进入编辑最小值和最大值的面板：
对改表达式进行修改：
在这里命名了一个$life_position的浮点数变量，并且将particleShape1.life_position赋值给他。然后在position表达式里面用它和半径$r相乘就产生了一个随着粒子年龄的增加而变幻的粒子旋转半径(如右图)。
你可以调整一下ramp的颜色结构，会有不同的效果，在这里强调一个理论知识：颜色值是矢量值<<R，G，B>>将它赋值给了浮点数结果将会是：
最后是让龙卷风扭曲起来，也就是让粒子在旋转的时候再加上位移（基于每个粒子的位移），于是我们的最终表达式就是：
这里将偏移量定义为一个浮点数$move它的值是一个随机数noise()和rand()都是返回一个随机数的函数，然后在粒子运动的X轴和Y轴上加上这个偏移量，就产生了扭曲。
为了产生扭曲我们使用的是基于每个粒子的偏移量，也就是利用了particleId这个每个粒子都不同而且又是唯一的属性值，来产生每个粒子都不同的位移量，其中又乘以了0.01等等，读者可以调整这些数值看看有什么变化。
最终我们得道的龙卷风如图所示。
这个实例，只是单纯的为粒子的Position进行赋值操作，就可以产生如此效果，所以使用表达式能够随心所欲的控制粒子的运动。
结合粒子的其他属性和粒子的不同渲染类型，我们能够制作出任何一种你所能想象到的特效。
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