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引言

Point sprites，中文译成点精灵，是粒子系统的基础，本篇主要介绍point sprites的相关知识，为后续的粒子系统做准备。

Point Sprites（点精灵）

Point sprites是DirectX8中引入的一个新特性，主要是用来高效渲染粒子系统，使用point sprites做为底层数据结构，表示层配以纹理，可以呈现出任意形状的粒子。粒子系统应用十分广泛，可以用来模拟许多特殊效果，比如常见的爆炸，烟雾，火焰等，都可以用粒子系统实现。point sprites不支持固定的几何管线，只能使用可编程的顶点处理程序。

Point Primitive Rendering Controls（点的渲染控制）

DX8支持额外的参数来控制point sprites。这些参数使得点的大小是可变的并且可以进行完整的纹理映射。

Point size控制

点的大小由两个因素决定，一个是应用程序自定义的大小，另一个是点到摄像机的距离。应用程序可以通过两种方式来指定点的大小，一是逐个顶点设置，二是通过设置D3DRS_POINTSIZE，点的大小是基于camera space的，除非你使用的是post-transformed flexible vertex format（FVF）vertices。这种格式的顶点是经过变换的，所以点的大小是基于render target上的像素单位。下面的代码通常用来设置point size，由于SetRenderState接受DWORD类型的参数，所以需要一个float到DWORD的转换过程。

float pointSize =1.0f ;
m_device->SetRenderState( D3DRS_POINTSIZE, *((DWORD*)&pointSize) );

如果D3DRS_POINTSCALEENABLE设置为TRUE，那么D3DRS_POINTSIZE中指定的值是基于word space的，如果D3DRS_POINTSCALEENABLE设置为FALSE，则D3DRS_POINTSIZE中指定的值是基于screen space的。如果用户逐个顶点指定了point size，那么D3DRS_POINTSIZE的值就不起作用了。

m_device->SetRenderState( D3DRS_POINTSPRITEENABLE, TRUE) ;

纹理坐标控制

D3D通过下面的方式计算点的纹理坐标，如果D3DRS_POINTSPRITEENABLE设置为TRUE，那么每个点都显示一个完整的纹理（具体的算法，稍后有述），通常，这只在点大于一个像素的时候有用。当D3DRS_POINTSPRITEENABLE设置为FALSE的时候，每个点的纹理坐标都应用于整个顶点。

Point size computation（计算点的大小）

点的大小由D3DRS_POINTSCALEENABLE决定，如果该字段设置为FALSE，就使用程序指定的大小（经过变换的）作为屏幕坐标系中的最终大小。如果该字段设置为TRUE，D3D使用下面的公式计算。

这里Si表示输入点的大小，可能是Vertex定义中指定的值，也可能是D3DRS_POINTSIZE指定的值。A，B和C分别代表D3DRS_POINTSCALE_A，D3DRS_POINTSCALE_B和D3DRS_POINTSCALE_C，Vh是Viewport的高度，De是眼睛到该点的距离（眼睛位于原点），De的计算方式如下

point size的最大值Pmax由D3DCAPS中的MaxPointSize和D3DRS_POINTSIZE_MAX这个渲染状态共同决定，取二者的最小值。最小值Pmin则由D3DRS_POINTSIZE_MIN这个渲染状态决定，所以点在屏幕坐标系中的最终大小由下面的方式决定。

Point Rendering（点的渲染）

一个屏幕坐标系中的点P = (X, Y, Z, W)，若它在屏幕坐标系中的大小是S，则它被渲染成一个四边形，公式如下((X+S/2, Y+S/2, Z, W), (X+S/2, Y-S/2, Z, W), (X-S/2, Y-S/2, Z, W), (X-S/2, Y+S/2, Z, W))，这四个点的颜色是相同的，所以，点的颜色通常都是单一的。纹理的坐标是由D3DRS_POINTSPRITEENABLE这个渲染状态控制的。如果这个值被设置为FALSE，那么四个点的纹理坐标就是相同的，如果这个值设置为TRUE，则四个点的纹理坐标如下(0.F, 0.F), (0.F, 1.F), (1.F, 0.F), (1.F, 1.F)。详见下图。

如果开启了剪裁，则使用如下方式对points进行剪裁。若顶点超出了Viewport的深度范围（在D3DVIEWPORT9的MinZ及MaxZ之外），则点被剪掉，不渲染。如果point size超出了Viewport的X和Y范围，则point也被剪掉，不渲染。也有如下情况，point的位置超出了viewport的X或Y的范围，但是仍然可以部分被显示。

对于用户自定义的剪裁平面来说，point不一定会被正确的剪裁，如果D3DCAPS中PrimitiveMiscCaps字段的值不是D3DPMISCCAPS_CLIPPLANESCALEDPOINTS，则point使用用户定义的剪裁平面进行剪裁，这时仅仅使用顶点的位置，而忽略点的大小。在这种情况下，经过缩放的点将完全被显示（如果顶点位置位于剪裁平面内），硬件顶点处理可能支持point size，也可能不支持，比如，如果使用D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING在HAL设备（D3DDEVTYPE_HAL）上来创建设备，并且D3DCAPS中的MaxPointSize被设置为1.0或0.0，则所有的point都只对应一个像素，如果想渲染size小于1.0的point，只能使用FVF（flexible vertex format）TL（transformed and lit）顶点格式或者软件顶点处理（D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING），在这种情况下D3D会模拟点精灵的渲染。

对于支持顶点处理和点精灵渲染的硬件设备来说，如果MaxPointSize设置为大于1.0f，那么对于为转换的point sprites，需要为每个顶点计算大小，对于转换过的顶点，需要为每个顶点计算D3DRS_POINTSIZE。

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