阶段五完成
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tianmo
+448
@@ -0,0 +1,448 @@
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# 网页粒子系统 · 阶段五
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> 阶段定位：**粒子拖尾模块定版**
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> 完成日期：2026-08-28
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> 工程目录：`/Users/tianmokeji/Desktop/SpineParticle`
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> 技术栈：Vue 3 + TypeScript + Pinia + PixiJS 7 + Vite
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## 一、阶段结论
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阶段五完成了粒子拖尾模块的第一版完整实现。拖尾不再是独立于粒子的静态图片，而是由每个粒子自己的历史轨迹、拖尾骨骼链和网格蒙皮共同驱动，并与粒子的最终渲染位置保持连接。
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本阶段主要完成：
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1. 默认 `trail.png` 拖尾资源；
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2. 多拖尾图片资源和占比分配；
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3. 每张拖尾资源独立的骨骼、尺寸、旋转、颜色、透明度和曲线配置；
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4. 按网格行列自动生成蒙皮拓扑；
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5. 按拖尾骨骼数生成独立骨骼链；
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6. 使用相邻骨骼权重对图片网格进行 CPU 蒙皮；
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7. 拖尾跟随粒子最终渲染位置，包含移动噪声等视觉位移；
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8. 拖尾状态参与固定帧录制与回放；
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9. 画布蒙皮网格调试显示；
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10. 卡片全量重置和旧配置迁移。
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拖尾模块默认关闭，不会改变未启用拖尾时的粒子表现。阶段三的外观资源和阶段四的修改器功能保持原有行为。
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## 二、拖尾默认状态
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### 2.1 模块默认状态
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- “开启拖尾（Trail）”默认关闭；
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- 开启后默认创建一张拖尾资源卡片；
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- 默认图片为 `public/trails/trail.png`；
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- 默认名称为 `trail`；
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- 单资源时占比固定为 100%；
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- 画布“蒙皮网格”显示默认关闭。
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### 2.2 每张拖尾资源的默认参数
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| 参数 | 默认值 |
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|---|---:|
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| 图片 | `trail.png` |
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| 名称 | `trail` |
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| 占比 | 100%（单资源） |
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| 占比锁定 | 关闭 |
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| 旋转 | 0° |
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| 拖尾骨骼数 | 3 |
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| 初始长度 | 100 |
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| 初始宽度 | 100 |
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| 宽度缩放 | 跟随粒子 |
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| 生命周期长度曲线 | 关闭，默认水平线 1 |
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| 形状曲线 | 关闭，默认水平线 1 |
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| 颜色模式 | 跟随粒子 |
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| 混合模式 | 正常 |
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| 固定颜色 | `#ffffff` |
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| 透明度模式 | 跟随粒子 |
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| 固定透明度 | 1 |
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| 透明度曲线 | 默认水平线 1 |
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### 2.3 网格默认参数
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网格拓扑属于拖尾模块的公共结构参数：
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| 参数 | 默认值 | 可调范围 |
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|---|---:|---:|
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| 网格行数 | 4 | 2～16 |
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| 网格列数 | 4 | 2～32 |
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行数决定图片宽度方向的细分，列数决定图片从头部到尾部方向的细分。
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## 三、多拖尾图片资源
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### 3.1 资源卡片
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拖尾图片复用了外观与资源模块的通用 `ImageResourceCard.vue`，因此两类图片资源保持统一的交互方式：
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- 点击缩略图选择本地 PNG、JPEG 或 WebP；
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- 点击右上角 `＋` 新增拖尾资源卡片；
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- 修改资源名称；
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- 查看当前图片文件名；
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- 调整资源占比；
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- 锁定或解除锁定当前占比；
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- 重置当前资源；
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- 删除当前资源，至少保留一张。
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拖尾资源不显示“子文件夹”字段，其余通用卡片结构与粒子图片资源一致。
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### 3.2 占比规则
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- 单张拖尾资源时，占比固定为 100%，锁定按钮不可用；
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- 多张拖尾资源时，总占比始终保持 100%；
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- 锁定某张资源后，调整其他资源只会重新分配未锁定资源；
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- 新增、删除或重置资源后会重新平衡占比；
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- 每个粒子出生时，根据全局随机种子和资源占比选择一张拖尾图片；
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- 粒子出生后保持已选中的拖尾资源，不会在生命周期中跳换图片。
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### 3.3 卡片重置
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点击拖尾卡片的重置按钮会恢复该卡片的完整默认状态，不再只替换图片。重置内容包括：
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- `trail.png`、名称 `trail`；
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- 占比和锁定状态；
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- 旋转、骨骼数、长度、宽度和宽度模式；
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- 生命周期长度曲线及其开关；
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- 形状曲线及其开关；
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- 颜色模式、固定色、颜色渐变和混合模式；
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- 透明度模式、固定透明度和透明度曲线。
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多资源场景中，卡片恢复默认后仍会执行占比平衡，保证全部资源之和为 100%。
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## 四、每张拖尾资源的独立控制
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### 4.1 图片方向
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拖尾图片约定：
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- 图片左侧为拖尾头部；
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- 图片右侧为拖尾尾部；
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- 第 0 根拖尾骨骼位于粒子位置；
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- 后续骨骼沿粒子历史轨迹向后排列。
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“旋转”用于修正所选图片的默认朝向。旋转通过图片中心的 UV 变换完成，不会改变粒子自身旋转。
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### 4.2 骨骼与尺寸
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每张拖尾资源独立设置：
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- **拖尾骨骼数**：决定沿轨迹采样的骨骼节点数量，范围 2～16；
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- **初始长度**：决定从粒子头部向历史轨迹回溯的距离；
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- **初始宽度**：决定蒙皮网格横向展开宽度；
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- **宽度缩放**：可选择固定宽度或跟随粒子当前缩放。
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“跟随粒子”模式使用粒子当前 X/Y 缩放绝对值的平均值作为宽度倍率。
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### 4.3 生命周期长度曲线
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开启后，曲线横轴为粒子归一化生命时间，纵轴为长度倍率：
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```text
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当前拖尾长度 = 初始长度 × 生命周期长度曲线值
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```
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曲线默认是值为 1 的水平线。关闭时始终使用初始长度。
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### 4.4 形状曲线
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形状曲线控制拖尾从首端到尾端的宽度变化：
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```text
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当前列宽度 = 当前拖尾宽度 × 形状曲线值
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```
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横轴表示从头部到尾部的位置，纵轴表示宽度倍率。默认曲线为值 1 的水平线，因此首尾等宽。
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### 4.5 颜色与混合模式
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每张拖尾资源支持三种颜色模式：
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| 模式 | 行为 |
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|---|---|
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| 跟随粒子 | 使用当前粒子图片的实时颜色 |
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| 固定 | 使用拖尾资源自己的固定颜色 |
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| 曲线 | 按粒子生命周期使用多色渐变 |
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固定色支持颜色选择器和十六进制文本输入。曲线模式复用生命周期多色渐变控件，可添加多个颜色标记。
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每张资源还可独立选择四种混合模式：正常、相加、相乘、滤色。
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### 4.6 透明度
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每张拖尾资源支持三种透明度模式：
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| 模式 | 行为 |
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|---|---|
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| 跟随粒子 | 使用粒子当前透明度 |
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| 固定 | 使用拖尾资源自己的固定透明度 |
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| 曲线 | 按粒子生命周期读取透明度曲线 |
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透明度曲线默认是值为 1 的水平线。
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## 五、拖尾骨骼与蒙皮实现
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### 5.1 粒子历史轨迹
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每个活动粒子维护自己的轨迹历史：
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- 记录粒子每帧的最终渲染位置；
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- 相邻位置变化过小时更新首点，避免堆积大量重复点；
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- 按配置长度保留约 1.5 倍的历史距离；
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- 单粒子历史点设置上限，防止长时间运行无限增长；
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- 粒子死亡、拖尾关闭或重新绑定时清空对应历史。
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记录的是粒子最终渲染位置，因此移动噪声造成的视觉位移也会进入拖尾轨迹，拖尾头部不会与画面中的粒子脱节。
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### 5.2 独立骨骼链
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每个粒子根据自己所选拖尾资源的骨骼数生成独立骨骼链：
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1. 第 0 根骨骼固定在粒子最终渲染位置；
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2. 其余骨骼沿历史轨迹按距离等距采样；
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3. 每根骨骼根据前后采样点计算旋转方向；
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4. 不同粒子、不同拖尾资源可以使用不同骨骼数量。
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### 5.3 网格拓扑
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网格根据行列数自动生成：
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- 每个交叉点生成一个顶点；
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- 相邻四个顶点组成两个三角形；
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- 列方向对应图片左侧头部到右侧尾部；
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- 行方向对应图片宽度；
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- UV 根据资源旋转参数绕中心重新计算。
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### 5.4 蒙皮权重
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每一列顶点绑定相邻两根拖尾骨骼：
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- 根据列在拖尾长度中的归一化位置，计算前后骨骼索引；
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- 在两根骨骼之间使用线性权重插值；
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- 顶点中心沿骨骼链移动；
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- 顶点宽度方向使用轨迹切线的法线展开；
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- 形状曲线进一步调节每一列的宽度。
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当前使用 CPU 更新 PixiJS `SimpleMesh` 顶点，蒙皮结果实时写回画布。
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### 5.5 绘制层级
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拖尾网格始终绘制在对应粒子图片下方，避免拖尾覆盖粒子头部。图片不可用、轨迹长度不足或最终透明度为 0 时，拖尾网格自动隐藏。
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## 六、重新绑定规则
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以下参数改变时会触发拖尾网格和蒙皮重新绑定：
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1. 网格行数；
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2. 网格列数；
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3. 当前拖尾资源的骨骼数；
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4. 当前拖尾资源的旋转方向；
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5. 粒子切换到结构签名不同的拖尾资源。
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重新绑定时：
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- 保留当前正在使用的图片，不会错误恢复为 `trail.png`；
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- 重新生成顶点、索引、UV 和骨骼权重；
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- 清空旧轨迹和旧骨骼状态；
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- 从粒子当前最终位置重新开始采样；
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- 避免旧骨骼位置套用到新网格后产生偏移或拉伸。
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只有用户主动点击卡片重置按钮时，图片和参数才会恢复为完整默认状态。
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## 七、粒子跟随与修改器协作
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此前出现的“拖尾像独立图片、没有跟随粒子”问题已经修正。当前拖尾更新顺序为：
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1. 计算粒子的基础物理位置；
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2. 应用重力、风力、力场、吸附和阻尼；
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3. 计算移动噪声等最终视觉位移；
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4. 得到粒子最终渲染位置；
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5. 将该位置写入拖尾历史；
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6. 重新采样拖尾骨骼；
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7. 将首骨骼强制对齐粒子最终位置；
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8. 更新蒙皮顶点、颜色、透明度和混合模式。
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因此拖尾与粒子画面位置使用同一坐标来源。粒子死亡时，对应拖尾历史、骨骼和网格会一起停止并清理。
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## 八、固定帧录制与回放
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粒子实时状态新增 `trailState`，记录：
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- 当前拖尾资源 ID；
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- 拖尾骨骼位置和旋转；
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- 当前宽度；
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- 当前透明度；
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- 当前颜色。
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固定帧录制会保存这些状态，回放时按资源 ID 恢复对应纹理和蒙皮参数，避免多拖尾资源在回放时全部退回第一张图片。
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## 九、画布蒙皮网格调试
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画布左上角新增“蒙皮网格”复选框：
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- 默认关闭；
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- 开启后使用青色线条绘制正在显示的拖尾网格；
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- 显示网格的行列连接和所有顶点；
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- 多个粒子的网格可同时显示；
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- 只用于编辑器调试，不参与录制和导出；
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- 关闭拖尾或关闭开关时立即清空辅助线。
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该功能用于检查图片方向、网格密度、骨骼变形和拖尾是否与粒子头部正确连接。
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## 十、核心数据结构
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### 10.1 `TrailImageResource`
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每张拖尾图片已经成为完整的独立资源配置，主要包含：
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- 资源 ID、纹理、名称和预览地址；
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- 占比和锁定状态；
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- 图片旋转；
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- 颜色模式、固定色、多色渐变和混合模式；
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- 透明度模式、固定透明度和曲线；
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- 骨骼数、初始长度、初始宽度和宽度模式；
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- 生命周期长度曲线；
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- 首端到尾端的形状曲线。
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### 10.2 `TrailState`
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`TrailState` 是实时预览与时间轴之间的拖尾状态载体，包含骨骼链、宽度、透明度、颜色和拖尾资源 ID。
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### 10.3 兼容迁移
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`ensureEmitterConfig()` 会：
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- 把早期单拖尾字段迁移为 `trailResources`；
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- 为旧资源补齐旋转、混合模式、独立骨骼尺寸和曲线字段；
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- 把旧版非水平拖尾曲线迁移为当前默认水平曲线；
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- 把旧网格默认值迁移为 4 行、4 列；
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- 保证热更新和旧内存配置不会把 `undefined` 传入运行逻辑。
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## 十一、本阶段新增或重点调整的文件
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| 文件 | 本阶段职责 |
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|---|---|
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| `public/trails/trail.png` | 默认拖尾图片资源 |
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| `src/views/ImageResourceCard.vue` | 粒子图片与拖尾图片共用的资源卡片 |
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| `src/views/ParticlePanel.vue` | 拖尾开关、多资源卡片、独立参数、曲线、占比和重置逻辑 |
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||||
| `src/core/particleEmitter.ts` | 轨迹记录、骨骼采样、网格生成、CPU 蒙皮、资源选择、录制和回放状态 |
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||||
| `src/views/Stage.vue` | 默认拖尾纹理注入、画布蒙皮网格显示及实时刷新 |
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## 十二、验证结果
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本阶段已完成以下检查：
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- 默认拖尾资源能加载 `trail.png`；
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- 图片左侧为头部、右侧为尾部；
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- 拖尾首骨骼与粒子最终渲染位置保持一致；
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- 移动噪声开启时，拖尾沿粒子视觉轨迹移动；
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- 多张拖尾图片可新增、删除、选择和按占比分配；
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- 每张资源可独立设置骨骼、长度、宽度、旋转、颜色、混合模式和透明度；
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- 生命周期长度曲线和形状曲线已移动到各自资源卡片；
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- 修改行列数、骨骼数或旋转后会重新绑定，并保留当前图片；
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- 卡片重置会恢复图片和全部默认参数；
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- 网格默认值为 4 × 4；
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- 画布“蒙皮网格”开关默认关闭，可正常开启和关闭；
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- 本地页面交互过程中没有控制台错误；
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- `npm run build` 通过；
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- `git diff --check` 通过。
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Vite 仍会提示主包体积超过 500 kB，该提示不影响当前功能运行。
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## 十三、当前边界与已知风险
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1. **拖尾不会在粒子死亡后继续残留**：粒子死亡时拖尾一起清理，尚未支持尾迹独立淡出。
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2. **蒙皮在 CPU 中逐帧更新**：高粒子数、高网格细分和多拖尾资源同时使用时需要性能压测。
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||||
3. **历史轨迹按帧采样**：极端帧率波动下，弯曲细节可能出现密度差异；当前骨骼按距离重新采样可缓解但不能完全消除。
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||||
4. **所有拖尾资源共用网格行列数**：骨骼数和外观参数可独立配置，但网格拓扑尚未移动到每张资源卡片。
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||||
5. **资源仍依赖运行时纹理对象**：本地上传图片尚未进入正式工程保存、加载和资源打包流程。
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||||
6. **旋转使用 UV 中心变换**：非矩形有效内容或带大面积透明边距的图片可能需要额外裁切、翻转或轴向选项。
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||||
7. **时间轴保存的是运行状态**：尚未形成独立、版本化、可跨工程交换的拖尾动画格式。
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||||
8. **缺少自动化测试**：当前以类型检查、生产构建和浏览器交互验证为主。
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## 十四、下一步开发建议
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### 优先级 P0：拖尾性能与稳定性
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- 对 100、200、400 粒子分别测试 4 × 4、8 × 8、16 × 32 网格；
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- 记录 CPU 蒙皮耗时、顶点数量和内存占用；
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- 将不在视口内或透明度为 0 的拖尾提前跳过；
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- 缓存资源 ID 到配置对象的映射，减少每帧数组查找；
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- 评估把顶点变形迁移到 GPU Shader 的收益。
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### 优先级 P1：拖尾生命周期收尾
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- 增加粒子死亡后拖尾残留时间；
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- 支持尾迹独立淡出和收缩；
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- 明确吸附完成、碰撞死亡和自然死亡时的不同拖尾结束策略；
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- 增加拖尾采样间隔或最小距离参数；
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- 增加轨迹平滑和尖角处理。
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### 优先级 P2：工程保存与资源打包
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- 定义正式 `ProjectSchema` 和版本号；
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- 将 Pixi Texture 与可序列化拖尾配置分离；
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- 保存多拖尾资源、占比、锁定、颜色、曲线和网格参数；
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- 采用 Data URL、ZIP 工程包或资源目录保存自定义拖尾图片；
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- 为阶段三到阶段五建立明确的配置迁移测试。
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### 优先级 P3：导出准备
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- 明确拖尾骨骼链在 Spine 中的命名和层级；
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- 固化网格顶点、三角形、UV、权重和骨骼数据格式；
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- 将 `TrailState` 烘焙为骨骼关键帧或网格变形关键帧；
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- 验证多拖尾资源的槽位、附件和混合模式表达；
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- 评估不同 Spine 版本对加权网格和变形时间轴的兼容性。
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### 优先级 P4：后续模块
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- 实现碰撞体和粒子碰撞响应；
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- 实现轨道路径与路径跟随；
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- 为修改器辅助图形增加统一显示入口；
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- 增加撤销/重做、预设和参数复制粘贴。
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## 十五、阶段五验收标准
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阶段五可视为完成，当以下条件持续满足：
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- 拖尾默认关闭，开启后默认使用 `trail.png`；
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- 每个粒子拥有独立的轨迹、骨骼链和蒙皮网格；
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- 拖尾图片左侧连接粒子，右侧沿历史轨迹延伸；
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- 多拖尾资源按占比确定性选择，并支持占比锁定；
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||||
- 每张拖尾资源可独立调整旋转、骨骼、尺寸、曲线、颜色、混合模式和透明度；
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- 网格按行列自动生成，并由相邻骨骼权重驱动；
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||||
- 拖尾与粒子最终渲染位置保持连接；
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||||
- 修改结构参数后保留当前图片并重新绑定，不产生旧蒙皮偏移；
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||||
- 卡片重置可恢复完整默认状态；
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- 画布可选择显示实际蒙皮网格，且默认关闭；
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||||
- 拖尾状态能够参与时间轴录制和回放；
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- 阶段三外观资源和阶段四修改器功能没有发生回归；
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||||
- TypeScript 类型检查和生产构建保持通过。
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