Unity 2D 粒子模擬系統功能總覽

🎯 核心功能一覽

1. 粒子管理 （ParticleManager.cs）

• CreateParticle(position, velocity, mass)：集中建立粒子，配置

  • Rigidbody2D、質量、初始速度

  • 根據質量自動調整大小（scale ∝ mass^(1/3)）

  • 依質量著色（藍→綠→黃→橙→紅 5 色）

• Label 標籤：每顆粒子上方動態顯示其編號、位置與速度

2. 萬有引力與碰撞 （GravitationalSystem.cs）

• ApplyForces()：每幀迴圈計算所有粒子對的引力

  • 引力公式：F = G·m₁·m₂ / r²

  • 支援距離上限與開關控制

• 合併（Merge）：當距離 < mergeDistance 且相對速度低時

  • 動量守恆 → 合併成單一粒子、質量加總、速度重算

• 分裂（Fragment）：當距離 < mergeDistance 且相對速度高時

  • 隨機分割 → 保持總質量、動量與能量守恆的多碎片爆炸

  • 支援最小質量限制與碎片數上限

3. 能量監控 （EnergyTracker.cs）

• TrackEnergy(deltaTime)：每 0.5 秒累積計算系統總動能

• 動能公式：K = ½·m·v²，遍歷所有粒子求和

• 即時顯示：

  • TMP_Text 顯示當前總動能數值

  • UI 容器產生柱狀圖，動態呈現歷史能量變化

4. UI 控制面板 （SimulationUIManager.cs & SimulationUIBindings.cs）

• 遠距離引力開關（Toggle）

• 最遠作用距離滑桿（Slider）

• 粒子數量顯示（Text）

• 暫停/繼續、重置模擬 按鈕

• 時間倍率調整（Slider + 顯示倍率文字）

5. 日誌輸出 （LogExporter.cs）

• InitializeLogFile()：依時間命名檔案 → particle_log_YYYYMMDD_HHMMSS.txt

• LogParticleStates()（每秒）：

  • 輸出「時間、編號、位置、速度」到畫面與檔案

• AppendCollision(message)：合併／分裂事件文字紀錄，隨後一起寫入檔案

6. 系統統合（SimulationController.cs）

• Start()：初始化日誌、綁定各模組、根據輸入欄位產生初始粒子

• Update()：

  1. 同步 UI 狀態 → 更新 ignoreCutoff、gravityCutoffDistance

  2. 顯示粒子數量

  3. 呼叫 ApplyForces() 執行物理模擬

  4. 呼叫 TrackEnergy() 更新能量圖表

  5. 每秒呼叫 LogParticleStates() 輸出日誌

• ResetSimulation()、PauseSimulation()、SetTimeScale() → 提供一鍵重置、暫停與速度倍率控制

  🛠 後續擴充方向

  • 粒子壽命管理：自動隨時間銷毀老舊粒子

  • 碰撞動畫效果：在合併/分裂時加入粒子爆裂粒子特效

  • GPU 計算：利用 Compute Shader 或 DOTS 提升萬顆粒子效能

  • 資料匯出：將能量與粒子數變化導出 CSV，做外部分析

  • 自訂主題 UI：更換顏色、字體、版型，打造專屬風格