第15讲粒子系统

第15讲粒子系统1、定义粒子系统到底是什么？所谓的粒子系统，就是将人们看到的物体运动和自然现象，用一系列运动的粒子来描述，再将这些粒子运动的轨迹映射到显示屏上，在显示屏上看到的就是物体运动和自然现象的模拟效果了。利用粒子系统，可以在屏幕中表现诸多的特殊效果，如：焰火、火苗、落叶、雪花飞舞等。不怕做不到，就怕想不到。只要你的想象力足够丰富，你可以创造出意想不到的奇迹来。粒子系统的基本思想是：采用许多形状简单的微小粒子作为基本元素，用它们来表示不规则模糊物体。这些粒子都有各自的生命周期，在系统中都要经历“产生”、“运动和生长”及“消亡”三个阶段。粒子系统是一个有“生命”的系统，因此不象传统方法那样只能生成瞬时静态的景物画面，而是可以产生一系列运动进化的画面，这使得模拟动态的自然景物成为可能。利用粒子系统生成画面的基本步骤是：1、粒子源产生新的粒子（初始化粒子）；2、赋予每一新粒子一定的属性（更新粒子），并将粒子的生命周期递减一个时间步；3、删去那些已经超过生存期的粒子（删除后可以根据具体需要重新初始化或做其他处理）；4、根据粒子的动态属性对粒子进行移动和变换；5、显示由有生命的粒子组成的图像。粒子系统采用随机过程来控制粒子的产生数量，确定新产生粒子的一些初始随机属性，如初始运动方向、初始大小、初始颜色、初始透明度、初始形状以及生存期等，并在粒子的运动和生长过程中随机地改变这些属性。粒子系统的随机性使模拟不规则模糊物体变得十分简便。粒子系统应用的关键在于如何描述粒子的运动轨迹，也就是构造粒子的运动函数。函数选择的恰当与否，决定效果的逼真程度。其次，坐标系的选定（即视角）也有一定的关系，视角不同，看到的效果自然不一样了。2、粒子系统生命周期每颗粒子的生命周期或工作处理流程如图:3、粒子系统数据结构/**粒子结构*/structParticle{D3DXVECTOR3position;/**粒子的位置*/D3DXVECTOR3velocity;/**粒子的速度*/D3DXVECTOR3acceleration;/**粒子的加速度*/floatlifetime;/**粒子生命值*/floatdec;/**粒子消失的速度*/floatsize;/**粒子尺寸*/D3DCOLOR/*D3DCOLORVALUE*/color;/**粒子的颜色*/};4、粒子系统类（1）Particle.h文件#pragmaonce#included3d9.h#included3dx9.h/**粒子结构*/structParticle{D3DXVECTOR3position;/**粒子的位置*/D3DXVECTOR3velocity;/**粒子的速度*/D3DXVECTOR3acceleration;/**粒子的加速度*/floatlifetime;/**粒子生命值*/floatdec;/**粒子消失的速度*/floatsize;/**粒子尺寸*/D3DCOLOR/*D3DCOLORVALUE*/color;/**粒子的颜色*/};classCParticle{public:CParticle();/**构造函数*/virtual~CParticle();/**析构函数*//**粒子的初始化*/virtualboolInit(int_num);/**粒子的渲染*/virtualvoidRender()=0;/**粒子的更新*/virtualvoidUpdate()=0;protected:intm_iNum;/**粒子总数目*/Particle*m_pList;/**粒子指针*/};（1）Particle.cpp文件#includeParticle.h/**构造函数*/CParticle::CParticle(){m_iNum=0;m_pList=NULL;}/**析构函数*/CParticle::~CParticle(){if(m_pList!=NULL){delete[]m_pList;m_pList=NULL;}}/**粒子的初始化*/boolCParticle::Init(int_num){m_iNum=_num;m_pList=newParticle[m_iNum];if(m_pList==NULL)returnfalse;returntrue;}/**粒子的渲染*/voidCParticle::Render(){}/**粒子的更新*/voidCParticle::Update(){}5、粒子系统实例—雨的模拟（1）Rain.h文件#pragmaonce#includeparticle.h#included3d9.h#included3dx9.hstructParticleVertex{D3DVECTORpos;floatpsize;D3DCOLORcolor;};#defineD3DFVF_PV(D3DFVF_XYZ|D3DFVF_PSIZE|D3DFVF_DIFFUSE)classCRain:publicCParticle{public:CRain(LPDIRECT3DDEVICE9pd3dDevice);~CRain(void);boolInit(intnum);//初始化过程voidRender();//渲染过程voidUpdate();//更新过程protected:LPDIRECT3DDEVICE9m_pDevice;//设备对象LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9m_pVB;//顶点缓冲区D3DXMATRIXm_matRain;//世界转换矩阵floatm_ParticleSize;D3DXVECTOR3m_fDspeed;};（2）Rain.cpp文件#includeRain.hCRain::CRain(LPDIRECT3DDEVICE9pd3dDevice){D3DXVECTOR3startp=D3DXVECTOR3(1,5,0);D3DXVECTOR3endp=D3DXVECTOR3(3,1,0);m_pDevice=pd3dDevice;m_ParticleSize=5.0f;m_fDspeed=endp-startp;D3DXVec3Normalize(&m_fDspeed,&m_fDspeed);//创建顶点缓冲区if(FAILED(m_pDevice-CreateVertexBuffer(sizeof(ParticleVertex)*2,D3DUSAGE_DYNAMIC|D3DUSAGE_WRITEONLY|D3DUSAGE_POINTS,D3DFVF_PV,D3DPOOL_DEFAULT,&m_pVB,NULL)))return;//将粒子从粒子池转移到顶点缓冲区ParticleVertex*p;if(FAILED(m_pVB-Lock(0,0,(void**)&p,0)))return;p[0].pos=startp;p[0].psize=m_ParticleSize;p[0].color=0xffffffff;p[1].pos=startp+m_fDspeed*m_ParticleSize;p[1].psize=m_ParticleSize;p[1].color=0xffffffff;m_pVB-Unlock();}CRain::~CRain(void){}boolCRain::Init(intnum){///**初始化粒子数目为num个*/if(CParticle::Init(num)){for(inti=0;im_iNum;i++){/**初始化位置*/floatx,y,z;x=float(rand()%400-200);z=float(rand()%400-200);y=(float)(rand()%250);m_pList[i].position=D3DXVECTOR3(x,y,z);m_pList[i].velocity=D3DXVECTOR3(rand()%40,rand()%40,rand()%40);/**初始化加速度—速度的方向//计算雨点下降方向*/m_pList[i].acceleration=m_fDspeed;/**初始化粒子生命时间*/m_pList[i].lifetime=1;/**初始化粒子的尺寸*/m_pList[i].size=1.0f+(rand()%100);/**初始化粒子的消失速度*/m_pList[i].dec=0.2;/**初始化粒子的颜色*/m_pList[i].color=0xffffffff;//D3DXCOLOR(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f);}returntrue;}elsereturnfalse;}/**雨的渲染*/voidCRain::Render(){/**开始渲染雨*/for(inti=0;im_iNum;++i){/**如果该粒子消失或生命结束则不绘制*/if(m_pList[i].position.y=0&&m_pList[i].lifetime=0)continue;D3DXMatrixTranslation(&m_matRain,m_pList[i].position.x,m_pList[i].position.y,m_pList[i].position.z);m_pDevice-SetTransform(D3DTS_WORLD,&m_matRain);m_pDevice-SetStreamSource(0,m_pVB,0,sizeof(ParticleVertex));m_pDevice-SetFVF(D3DFVF_PV);m_pDevice-DrawPrimitive(D3DPT_LINELIST,0,1);}/**更新粒子属性*/Update();}/**雨粒子的更新*/voidCRain::Update(){for(inti=0;im_iNum;++i){if(m_pList[i].position.y0)m_pList[i].position.y=250.0f;if(m_pList[i].position.x200||m_pList[i].position.x-200)m_pList[i].position.x=(float)(rand()%400-200);if(m_pList[i].position.z200||m_pList[i].position.z-200)m_pList[i].position.z=(float)(rand()%400-200);/**更新位置*/m_pList[i].position.x+=m_pList[i].velocity.x*m_pList[i].acceleration.x*m_pList[i].size;m_pList[i].position.y+=m_pList[i].velocity.y*m_pList[i].acceleration.y*m_pList[i].size;m_pList[i].position.z+=m_pList[i].velocity.z*m_pList[i].acceleration.z*m_pList[i].size;/**更新生存时间*/m_pList[i].lifetime-=m_pList[i].dec;/**如果粒子消失或生命结束*/if(m_pList[i].position.y=0||m_pList[i].lifetime=0){/**初始化位置*/floatx,y,z;x=float(rand()%400-200);z=float(rand()%400-200);y=(float)(rand()%250);m_pList[i].position=D3DXVECTOR3(x,y,z);/**初始化生命时间*/m_pList[i].lifetime=1;/**初始化消失速度*/m_pList[i].dec=0.2;}}}实现效果