粒子系统实现要点。

根据之前设计粒子系统的思路整理。

要正确处理：粒子（particle），发射器(emitter),力场（Force），粒子系统（particle system）之间的关系。

粒子的生命期由：有发射器产生，并设置初始的生命值。在整个生命周期中受力场影响（力场只影响粒子的轨迹，不会影响到其他因素），其消亡可以跟随粒子系统的消亡而消亡也可以独立存在。

发射器：即指发射器的模板，也包括发射器详细定义。

发射器模板中要定义的是：

1、材质信息，shader中要处理序列帧的情况。

2、大的类型：公告牌还是拖尾特效，以及拖尾特效的参数（平滑度）

3、粒子初始设置的设置（大小，颜色等）。

发射器详细定义 指明了引用哪个发射器模板，并在模板的基础上增加定义了：

1、发射器的形状：指定了平面四边形，平面圆环，圆锥，立方体，球，半球。其中，除了立方体以外，其他的都是在表面发射的。

2、指定粒子的更新方式。按照粒子系统更新于按照粒子本身更新，只是决定初始的颜色等参数的取值。这个相当于时间轴是否需要根据粒子系统作调整。

3、设置初始的发射方向，这个是根据散射角度范围来设定的。散射角度定义为绕x轴的旋转的方向，绕y轴的方向为-pi/2，pi/2之间的随机值。

力场定义了 粒子受力的情况。通常力场也有一个时间轴。力场的参数值可以随时间进行变化。实现了一下的力场，要注意的是 通常力场是在世界坐标系中被定义的，力的作用时间t为力场调用的帧间隔：

1、重力：直接设置的重力值

2、风力：表现为风力参数再叠加一个随机值。

3、旋风：表现为粒子与力在xoz平面的一个向心速度。

4、旋转：表现为粒子绕某个轴进行旋转，主要定义 旋转轴与旋转参数。

5、布朗运动：表现为在原点进行随机的抖动效果。

这里需要注意的是：通常力场是与粒子分离的，一个发射器发射的粒子可能同时受多个力场影响，同样，一个力场也能同时影响多个发射器发射的粒子。

粒子表现支持：

1、普通公告牌：垂直与视野，用得最多，计算也最简单

2、基于速度方向的公告牌：换算到世界坐标系，计算世界坐标系下位移的变化来确定速度方向，然后镜头与当前位置的方向为法线方向，cross（normal，realveloc）的方向为billboard的一个轴，另外一个为realveloc即可。计算量较大。建议改成模型来处理。

3、垂直局部坐标xoz：取得local up，up.z = 0,up.normalize().eyedirect = cross(cameraRight, up),eyedirect.normalize().right = cross(up,eyedirect),right.normalize() 即可得到billboard的两个轴了。

其他的类推，只是注意将local up换成世界坐标中的up即可。

4、树叶：表现为世界坐标系中的垂直xoz的billboard，随机旋转一个方向。

 

粒子更新由于计算量比较巨大，通常有以下的思路来优化：

尽量使用相似的计算：用lerp代替slerp等。

多线程处理，由于此处直接更新的VBO，因此跟多线程渲染牵扯在一起，另外再讲。

 

上面还提到了拖尾的粒子，这个要注意的是，此时的粒子不再表示为一个点 spirte，而是一个mesh，这个mesh通常是根据同一个粒子相邻的两个状态（主要是坐标点的位置），来产生一个四边形面，这个面同样具有自己的生命周期。

主要是通过坐标点距离的大小来判断是否要增加一个节点的。

这个会导致计算量与渲染顶点数增加。

粒子系统：主要用来协同发射器，力场，与粒子之间关系的。

通常的调用代码如下

//伪代码
void    ParticleSystem::update( float delta )
{
    if(emitter == NULL) return;
    if( needCreateParticle() )
    {
        Particle* array = 0;    
        unsigned int particleCount = emitter->emitter( currentFrame,preFrame, array );
        if( array!= NULL && particleCount!= 0 )
        {
            if( mParticleCount + particleCount > mParticles.size() )
                mParticles.resize( mParticleCount + particleCount );
            Add2ParticlePool(array,particleCount);
    }
    if( mParticleCount == 0 ) 
        return;
    updateForce();//更新力场
    updateParticles();//更新自身
}

更新力场主要是设置力场对速度的影响。

粒子更新自身的时候，要根据速度来计算位置，根据时间轴来更新颜色，大小，旋转角度，帧动画的对应帧。

从上面来看，粒子系统基本上没有任何理解上的难度，主要的难点在与代码编写时的优化过程。

这里主要的原因在于，力场基本上都是描述在世界坐标系中的，如果粒子是局部坐标的粒子，（比如粒子跟随粒子系统移动的情况下，需要转换成世界坐标轴计算力场的影响）。另外粒子本身数量比较巨大，要注意缓存一些常用的数据。

比如获取镜头方向等。

另外粒子的表现形式与运动坐标系可能不相同，比如运动坐标系是参照世界坐标系的，但是粒子表现是基于局部坐标系的（相对于粒子系统的）。这时候需要做坐标系的转换。

总体一条是要限制矩阵的求逆。