OpenGL粒子系統詳解及程式設計實現

粒子系統的基本思想是：採用許多形狀簡單的微小粒子作為基本元素，用它們來表示不規則模糊物體。這些粒子都有各自的生命週期，在系統中都要經歷「產生」、「運動和生長」及「消亡」三個階段。粒子系統是乙個有「生命」的系統，因此不象傳統方法那樣只能生成瞬時靜態的景物畫面，而是可以產生一系列運動進化的畫面，這使得模擬動態的自然景物成為可能。

這篇文章講解不用gpu加速的乙個粒子系統例項。

利用粒子系統生成畫面的基本步驟：

1、產生新的粒子；

2、賦予每一新粒子一定的屬性；

3、刪去那些已經超過生存期的粒子；

4、根據粒子的動態屬性對粒子進行移動和變換；

5、顯示由有生命的粒子組成的影象。

粒子系統採用隨機過程來控制粒子的產生數量，確定新產生粒子的一些初始隨機屬性，如初始運動方向、初始大小、初始顏色、初始透明度、初始形狀以及生存期等，並在粒子的運動和生長過程中隨機地改變這些屬性。粒子系統的隨機性使模擬不規則模糊物體變得十分簡便。

粒子系統應用的關鍵在於如何描述粒子的運動軌跡，也就是構造粒子的運動函式。函式選擇的恰當與否，決定效果的逼真程度。其次，座標系的選定（即視角）也有一定的關係，視角不同，看到的效果自然不一樣了。

我們需要定義乙個資料結構來描述粒子。這裡定義乙個struct型別，包含一些描述粒子特性的資料成員：

typedef struct //structrue for particle particles;

其資料成員的意義：

active：粒子是否啟用，沒有啟用的粒子將不會顯示在螢幕上；

life：粒子的生命時間，也就是持續顯示的時間。後面會被用在粒子的顏色的a值上。當它為0時，粒子完全透明，也就看不見了。所以其值應該不大於1.0f。

fade；描述life的衰減程度；

r、g、b:粒子的顏色

xi、yi、zi描述粒子的運動方向；

xg、yg、zg：描述粒子運動受到的阻力的方向。

接著我們要定義乙個粒子集合，包含很多個粒子：

#define max_particles 1000
particles paticle[max_particles];

對粒子系統進行初始化：

for (loop = 0;loop < max_particles;++loop)

colors是預定義的以供使用的顏色陣列：

static glfloat colors[12][3]=     // rainbow of colors 
,,,, 
,,,, 
,,, 
};

粒子系統的繪製：

我們把每個粒子看成單獨的乙個物件來看待。在這裡用由兩個三角形組成的序列來表示，採用

gl_********_strip

方法繪製。

glbegin(gl_********_strip);
gltexcoord2d(1,1); glvertex3f(x+0.5f,y+0.5f,z); // top right 
gltexcoord2d(0,1); glvertex3f(x-0.5f,y+0.5f,z); // top left 
gltexcoord2d(1,0); glvertex3f(x+0.5f,y-0.5f,z); // bottom right 
gltexcoord2d(0,0); glvertex3f(x-0.5f,y-0.5f,z); // bottom left 
glend();

這裡不用繪製四邊形的方法是因為繪製三角形速度要快很多，而且大多數圖形卡本來就是把繪製i四邊形的工作轉化成為三角形實現。但是並不是所以的圖形卡都這麼做，所以我們手動實現。

gl_********_strip

的運作原理可以參考這裡：

gl_********_strip

在本程式中，我們啟用了混合。我們開啟了混合功能，既為頂點繪製指定了顏色值，也使用了紋理貼圖。

我們從硬碟上讀取bmp影象，載入紋理。採用了glaux庫實現。可以參考： glaux

程式完整**：

#pragma comment(lib,"glaux.lib")
#include 
#include 
#include 
using
namespace
std;
#define max_particles 1000
typedef
struct
//structrue for particle
particles;
bool rainbow = true;
bool sp,rp;//space button and return button pressed or not?
float slowdown = 2.0f;
float xspeed,yspeed;
float zoom = -40.0f;
bool gkeys[256];
gluint loop,col,delay,texture[1];
particles paticle[max_particles];
static glfloat colors[12][3]=     // rainbow of colors 
,,,, 
,,,, 
,,, 
}; aux_rgbimagerec *loadbmp(char *filename) // loads a bitmap image 
file=fopen(filename,"r");      // check to see if the file exists 
if (file)           // does the file exist? 
return null;          // if load failed return null 
} int loadgltextures()        // load bitmaps and convert to textures 
if (textureimage[0])        // if texture exists 
free(textureimage[0]);       // free the image structure 
} return status;          // return the status 
} void reshape(int w,int h)
int init()
glshademodel(gl_smooth);
glclearcolor(0.0f,0.0f,0.0f,0.0f);
glcleardepth(1.0f);
gldisable(gl_depth_test);
glenable(gl_blend);
glblendfunc(gl_src_alpha,gl_one);
//really nice perspective calculations
glhint(gl_perspective_correction_hint,gl_nicest);
glhint(gl_point_smooth_hint,gl_nicest);
glenable(gl_texture_2d);
glbindtexture(gl_texture_2d,texture[0]);
for (loop = 0;loop < max_particles;++loop)
return
true;
}void display()}}
glutswapbuffers();
}void keyboard(unsigned
char key,int x,int y)
glutpostredisplay();
break;
case
'l':
slowdown += 0.3;
glutpostredisplay();
break;
case
'h':
slowdown += 0.3;
glutpostredisplay();
break;
default:
break;}}
int main(int argc,char** argv)
{glutinit(&argc,argv);
glutinitdisplaymode(glut_double | glut_rgb | glut_depth);
glutinitwindowsize(400,400);
glutinitwindowposition(100,100);
glutcreatewindow("particle");
init();
glutdisplayfunc(display);
glutidlefunc(display);
glutreshapefunc(reshape);
glutkeyboardfunc(keyboard);
glutmainloop();
return
0;

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