【openGL2021版】粒子系统（全）

大家好，我是Lampard猿奋~

欢迎来到船新的openGL基础系列的博客，今天主要实现的是粒子系统

（一）上周demo回顾

上周实现了屏幕的截图以及实现把截图保存到本地目录的功能，原理主要是利用了把显存的数据传送回内存中，然后根据像素信息重新创造一个纹理并保存

（二）什么是粒子系统

粒子系统表示三维计算机图形学中模拟一些特定的模糊现象的技术，经常使用粒子系统模拟的现象有火、爆炸、烟、水流、火花、落叶、云、雾、雪、尘、流星尾迹或者象发光轨迹这样的抽象视觉效果等等

我们去实现一个粒子系统要从创建一个简单的粒子开始，而一个粒子其实也是一张图片，在游戏引擎中我们可以使用同一张纹理来进行批处理生产粒子，但我们接下来是使用代码来构造每一个像素的RGBA组成

（三）创建第一个粒子

（1）在Util类中新增方法

首先在util类中添加一个方法CreateTexture，这个方法需要一个参数size代表这个正方形的边长，然后我们根据这个边长绘制一个纯色的正方形纹理

（2）根据距离原点的距离调整alpha值

CreateTexture方法的实现很简单，首先是需要一个记录像素数据的数据结构，因为我们每一个像素是有rgba值，每一个值需要4个字节进行存储，所以容器需要size*size * 4的大小

然后我们通过两个for循环来把size*size个像素的信息填充，颜色我们暂时使用白色255，255，255，而alpha值则根据当前像素的位置和矩形中心的距离来线性变化

最后就是把这些像素数据像之前那样调用API来生成一张2d纹理

在main中调用函数创建一个粒子看看效果（放大）

（3）使用幂方法来调整效果

我把这个粒子设置得比较大，但是看到这个alpha值随着距离线性调整得效果并不好，所以改一下代码，不再线性去设置alpha值结果就好多啦。

float alpha = powf(1.0f - (distance / maxDistance), 8.0f);

（四）封装粒子类

因为之后不止创建一个粒子，而且还要封装一些位置移动方法，所以给粒子创建成一个类是比较好的选择

（1）粒子类的构成

这个粒子是2d的，只在屏幕的xy方向进行移动，所以可以通过继承2d的纹理类方便操作

粒子类主要有两个方法，Draw负责绘制，Update负责调整位置上的移动。此外还有一个参数mbRoot，这是判定是否根节点的一个标识，需要这个标识是因为之后会生成多个粒子，通过根粒子与之后的粒子构成链表，这样绘制的时候就可以递归绘制下去比较方便

（2）Draw方法的实现

因为我们的粒子类是继承于Image类的（代码可以翻我之前的博客），所以就简单判断如果不是根粒子就进行绘制，然后递归调用下一个节点的绘制函数即可

（3）Update方法的实现

Update同样如果不是根节点的话，就调整自己的Y方向位置，然后递归调用下一粒子的update就可以了，最后到main中把刚才创建了粒子删除，使用粒子类来创建一个粒子看看

（4）main中实例化粒子类

首先就创建一个粒子2d纹理（绘制的内容），然后创建根例子，紧接着再创建一个子粒子挂到根粒子上，把创建好了的2d纹理设置给子粒子最后调用根粒子的Draw和Update方法即可

看看效果，可以看到一个小点嗷嗷的往上走，那就是木有问题

（五）批量生成粒子

（1）增加粒子的生命周期

我打算创造1000个粒子从下向上移动，首先需要给它们设置一个生命周期，当粒子度过自己的生命周期之后就重置回初始的位置进行移动。首先给粒子类增加三个属性，生命周期，已经存活的时间和初始的位置

然后就是对这三个属性进行初始化，生命时长每个粒子不一样，在4-6之间，初始的位置因为整个屏幕的宽度是1280，所以x轴的方向是-640到640之间，屏幕高度是720，所以让粒子们从下往上走

然后在update的时候，对其的生存时间进行累加，若大于其生存时间则进行初始化

最后在main中生成多个粒子看看效果，因为我们是用链表进行存储，所以只需要一个for循环不断生成粒子，然后push到头节点就可以了

看看效果

出现了奇怪的效果，看上去就像是相互遮挡了一样，原因是粒子的纹理是比较大的，但是呈现出来的粒子效果是比较小的，由于没有关闭深度缓冲区，所以就出现了遮挡的bug

（2）修复粒子相互遮挡bug

把它在父类绘制函数中disable掉就可以了，但是这个白白整整齐齐的也太丑了，下面要给粒子重新设置颜色和初始化速度，让它更好看一些

（六）修改粒子的颜色和初始速度

（1）颜色混合

想给它设置一个萤火虫的绿色（0,141,86），这样子应该会很好看，但没想到出现了这样的颜色

好丑啊喂！和比色卡货不对板啊！

原因是之前我们使用的混合模式是 :

glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)

GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA混合模式会让粒子的颜色收到自身的alpha值的影响，我们可以将其设置为GL_ONE,让粒子完全展示自身的颜色

具体的混合参数设置与计算大家可以浏览这个连接：glBlendFunc颜色混合 - 风轻云淡 - C++博客

（2）初始化粒子速度

最后的最后我们调整粒子的初始速度，让他们移动变得无序更好看一些（方法就比较粗暴直接for循环生成了），然后在update的时候不直接加固定值，而是读随机出来的速度

看看最后的效果，针不戳！！

好啦今天就到这里

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