程序化天空：用 Copilot / 通义灵码手搓一个“会呼吸”的昼夜循环系统

2026-01-20 09:36:59
文章摘要
文章介绍了用Copilot/通义灵码实现昼夜循环系统的方法。该系统能解决现有昼夜插件性能、逻辑和渲染冲突等问题。从架构设计、天体运动学、氛围渲染等步骤，逐步实现系统功能，还提及组装代码、引擎实装调试及进阶扩展。最终用不到150行代码实现完全可控、高性能的昼夜系统，优势明显。

前言：为什么 90% 的独立游戏都在用错误的昼夜插件？

在 Unity Asset Store 里，像 Enviro 或 UniStorm 这样的天气插件虽然功能强大，但它们往往存在严重的“水土不服”：

  1. 性能黑洞：动辄几百 MB 的资源、几十个预制体、每帧几千次的运算开销。
  2. 黑盒逻辑：想修改一个“月亮升起的角度”，却发现逻辑被封装在 DLL 里，或者分散在十几个脚本中。
  3. 渲染管线冲突：经常因为 URP/HDRP 版本更新而报错变紫。

对于大多数游戏而言，我们需要的仅仅是一个“能随时间改变光照颜色、强度和太阳位置”的轻量级脚本。手写这个系统不再需要你去死磕 Dot Product（点积）或 Quaternion（四元数）等复杂的图形学数学公式。你只需要懂得设计逻辑，剩下的数学计算和 API 调用，Copilot 和 通义灵码 比任何人类程序员都写得快、写得准。今天我们的目标是：0 成本，用不到 200 行代码，实现一套完全可控、性能极高（0 GC Alloc）的动态天空系统。

Step 1. 架构设计：归一化时间流与 AI 提示词策略

在打开 IDE 之前，我们必须先建立数据模型。很多新手写昼夜循环喜欢用 0-24 小时制，但在 Shader 和 曲线计算中，0.0 - 1.0 的归一化浮点数才是王道，只要实操的多就会越来越熟练起来。

1. 定义核心数据结构

我们需要一个 DayNightCycle 类，核心不仅仅是“时间”，还要包含控制“流速”的变量。

  • timeOfDay (0.0 ~ 1.0): 当前时间进度。0=午夜，0.5=正午。
  • dayDuration (float): 现实中多少秒等于游戏里的一天。

2. AI 提示词

不要直接把任务丢给 AI，AI 生成的代码往往缺乏上下文。我们需要使用“伪代码式 Prompt”。

打开 VS Code，在注释行输入以下 Prompt (针对 Copilot/通义灵码)：

// Prompt:
// 创建一个名为 DayNightController 的 Unity MonoBehaviour 脚本。
// 1. 变量定义：
//    - [Range(0, 1)] public float currentTime; // 当前时间进度，0-1
//    - public float dayDuration = 120.0f; // 一天对应的现实秒数
// 2. 在 Update 方法中：
//    - 使用 Time.deltaTime 增加 currentTime。
//    - 当 currentTime >= 1.0f 时，重置为 0，实现循环。
// 3. 添加一个公共属性 Hours，将 0-1 转换为 0-24 的小时数，方便 UI 显示。

等待 AI 补全代码。你会发现，AI 生成的代码结构非常规范，甚至会自动加上 [SerializeField] 等 Unity 特性。

图片描述

  • 图注：IDE（VS Code）界面截图。展示了在注释行输入详细 Prompt 后，Copilot 灰色虚线自动补全了标准的时间累加与重置逻辑代码。
  • 目的：展示 AI 辅助编程的“起手式”，强调注释引导的重要性。

Step 2. 天体运动学：让 AI 解决“四元数”旋转难题

太阳和月亮的运动轨迹，本质上是绕着 X 轴（东方升起西方落下）的旋转。但为了真实感，我们通常需要加一点 Y 轴的倾角（模拟纬度）。这涉及到了欧拉角到四元数的转换，是新手最容易写出 Bug 的地方。

1. 太阳旋转逻辑

让 AI 帮我们写旋转逻辑，并明确坐标系要求。

Prompt：

"// 编写一个函数 UpdateSunPosition()。 // 逻辑：根据 currentTime (0-1) 计算太阳的旋转角度。 // 映射关系： // - 0.0 (午夜) -> X轴旋转 -90度 // - 0.25 (日出) -> X轴旋转 0度 // - 0.5 (正午) -> X轴旋转 90度 // - 0.75 (日落) -> X轴旋转 180度 // API：使用 Quaternion.Euler，并将结果赋值给 sunLight.transform.rotation。"

图片描述

2. 月亮同步与反向

月亮通常与太阳相对，但不仅是简单的“反向”，为了美观，月亮通常需要比太阳稍暗且带有微小的角度偏差。

Prompt：

"// 计算月亮的旋转。 // 月亮始终与太阳相对（X轴偏移 180度）。 // 如果 sunLight 的 intensity 小于 0.1（夜晚），开启月亮的光源组件，否则关闭。"

图片描述

3. 代码审查 (Code Review)

AI 生成的代码有时会搞反方向（比如太阳从西边出来）。

  • Debug 技巧：在 Unity Scene 视图中手动拖动生成的脚本上的 CurrentTime 滑块。观察直射光（Directional Light）的旋转轴是否正确。
  • 修正指令：如果方向反了，直接在 AI 对话框输入："Unity 的坐标系下，太阳应该绕 X 轴做 360 度旋转，现在的代码只转了 180 度，请修正。"

图片描述

  • 图注：左图为 Unity Scene 视图，滑动时间条，太阳光源画出了一道完美的弧线；右图为对应的 C# 核心旋转代码高亮。
  • 目的：直观验证天体运行轨迹的正确性，确保数学逻辑落地。

Step 3. 氛围渲染：利用 Gradient 与 Curve 定义光影色调

这是技术美术（TA）最关心的部分。单纯转动太阳是不够的，早晨的光是暖橙色，中午是惨白色，晚上是深蓝色。 硬写 if (time > 0.5) 是极其业余的做法，我们要用 曲线驱动 (Curve Driven)。我们利用 Unity 的 Gradient（颜色梯度）和 AnimationCurve（动画曲线）来控制这些参数。

1. 定义渲染参数

要求 AI 在脚本中暴露出美术可调的参数接口。

Prompt：

// 在脚本头部添加以下变量，用于控制环境氛围 (Header: "Environment Settings")：
// 1. public Gradient ambientColor; // 控制 RenderSettings.ambientLight，随时间变化
// 2. public Gradient directionalLightColor; // 控制太阳光颜色，日出橙色，正午白色
// 3. public Gradient fogColor; // 控制 RenderSettings.fogColor
// 4. public AnimationCurve lightIntensityCurve; // 控制光照强度（0-1 映射到 0-1.5）

2. 驱动渲染设置 (RenderSettings)

这是最关键的一步，很多人不知道怎么用代码改环境光。

Prompt：

"// 在 UpdateLighting() 函数中： // 1. 使用 Evaluate(currentTime) 方法从上述 Gradient 和 Curve 中采样当前的颜色和强度。 // 2. 将采样结果赋值给 RenderSettings.ambientLight。 // 3. 将采样结果赋值给 RenderSettings.fogColor。 // 4. 将采样结果赋值给 sunLight.color 和 sunLight.intensity。"

AI 会写出类似这样的高效代码：

void UpdateLighting() {
    RenderSettings.ambientLight = ambientColor.Evaluate(currentTime);
    RenderSettings.fogColor = fogColor.Evaluate(currentTime);
    if(sunLight != null) {
        sunLight.color = directionalLightColor.Evaluate(currentTime);
        sunLight.intensity = lightIntensityCurve.Evaluate(currentTime);
    }
}

图片描述

  • 图注：Unity Inspector 面板详情。红框高亮显示了 DayNightController 脚本下的颜色梯度条（Gradient）和强度曲线（Curve）。可以看到 Gradient 从左到右分别是：深蓝(夜)-橙红(晨)-白(午)-橙红(昏)-深蓝(夜) 的渐变。
  • 目的：展示工具对美术人员的友好度，证明这是一套“可视化”的配置系统。

Step 4. 完整代码生成：从片段到 Monobehaviour 的组装

如果你前面是分段生成的，现在可以让通义灵码帮你**“组装”**一下。

对话框指令：

"请将上述所有逻辑（时间控制、太阳旋转、环境光/雾效/光强控制）合并为一个完整的 C# 脚本 DayNightController.cs。 要求：

  1. 添加详细的中文注释。
  2. 确保在 OnValidate 中也能调用更新逻辑，以便在编辑器不运行游戏时也能预览拖动效果。"

它会自动为你加上 [ExecuteInEditMode] 或者在 OnValidate 里调用 Update，这对于美术在编辑器里调节光照非常重要！

Step 5. 引擎实装与调试：Lighting 面板的“陷阱”规避

代码写好了，最后一步是在 Unity 编辑器里把它们组装起来。这里有几个新手常踩的坑，谁知道我刚开始踩了多少坑才总结出来的!

操作 SOP：

  1. 场景准备：
    • 新建一个空物体，命名为 _GameEnvironment，挂载生成的脚本。
    • 将场景中的 Directional Light 拖入脚本的 Sun Light 槽位。
  2. 配置曲线 (关键艺术调节)：
    • Ambient Color (环境光)：设置梯度条。左边（0.0）是深蓝，中间（0.5）是天蓝，右边（1.0）回深蓝。
    • Light Intensity (光强)：设置曲线。早晨（0.25）前为 0，中午（0.5）达到峰值（如 1.5），晚上（0.75）降为 0。
  3. Lighting 面板设置 (避坑点)：
    • 打开 Window > Rendering > Lighting。
    • Environment Lighting - Source：必须改为 Color 或 Gradient。
    • 注意：如果你保留默认的 Skybox，那么 RenderSettings.ambientLight 的代码修改将无效，因为光照是受天空盒材质控制的。这是 90% 的人代码没问题但效果出不来的原因。

图片描述

  • 图注：游戏视角的延时摄影 GIF。展示了从清晨的迷雾、正午的烈日到夜晚的星空，光影和色调的平滑过渡。注意观察地面的阴影长度变化和雾气的颜色变化。
  • 目的：验证最终实装效果。

Step 6. 进阶扩展：事件系统与性能优化

基础功能有了，如何让它更像 3A？到了这一步我们就快要完成啦。

1. 简单的事件系统

利用 AI，我们可以轻松添加“整点报时”或“特殊天象”。 Prompt：

"添加一个 C# 事件 Action<int> OnHourChanged。在时间每跨过一个整点时触发该事件，方便其他脚本（如 NPC 作息系统）订阅。"

2. 性能优化

虽然目前的计算量很小，但每一帧都修改 RenderSettings 可能会导致不必要的开销， 优化：可以让 AI 修改代码，改为“每隔 5 帧更新一次光照”，或者“仅当颜色发生显著变化时才赋值”。

结语

通过 Copilot / 通义灵码，我们只用了不到 150 行代码，就实现了一个完全可控、性能极高（几乎 0 开销）的昼夜系统，相比于购买庞大的插件，这种方式有巨大的优势：每一行代码你都懂，出 Bug 随时能修。想加一个“血月”事件？让 AI 加个 if (isBloodMoon) 的逻辑只需 10 秒。没有多余的 Assets，包体体积最小化。

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