D3D中的粒子系统（2）

14.2粒子系统的组成

粒子系统是粒子的集合，用来保存和显示这些粒子。粒子系统维护所有粒子的全部属性，影响系统中的所有粒子：粒子的尺寸，起始的位置及应用在粒子上的纹理等。粒子系统的方法负责更新、显示、杀死和创建粒子。

虽然不同的具体（与抽象是相对的）粒子系统有不同的行为，我们归纳并找到一些所有的粒子系统共有的基本属性，我们把这些公共的属性放到一个抽象的cParticleSystem基类，它是我们所有的具体粒子系统的父类，现在让我们看一下cParticleSystem类：

class cParticleSystem
{
protected:
IDirect3DDevice9* m_device;
D3DXVECTOR3 m_origin;
cBoundingBox m_bounding_box;
float m_emit_rate;// rate new particles are added to system
float m_size;// size of particles
IDirect3DTexture9* m_texture;
IDirect3DVertexBuffer9* m_vertex_buffer;
list<sParticleAttribute> m_particles;
int m_max_particles;// max allowed particles system can have

// following three data elements used for rendering the particle system efficiently

DWORD m_vb_num; // particle number in vertex buffer
DWORD m_vb_offset; // offset in vertex buffer to lock
DWORD m_vb_batch_num; // number of vertices to lock starting at m_vb_offset

public:
cParticleSystem();
virtual ~cParticleSystem();

virtualbool init(IDirect3DDevice9* device,constchar* texture_filename);
virtualvoid reset();

// sometimes we don't want to free the memory of a dead particle,but rather respawn it instead.
virtualvoid reset_particle(sParticleAttribute* particl_attr) = 0;
virtualvoid add_particle();

virtualvoid update(float time_delta) = 0;

virtualvoid pre_render();
virtualvoid render();
virtualvoid post_render();

bool is_empty();
bool is_dead();

protected:
virtualvoid remove_dead_particles();
};

一些数据成员：

·m_origin—粒子系统的原点， 这是粒子系统产生时的位置。

·m_bounding_box—创建粒子系统使用的边界盒，用于限制粒子的活动范围。例如，假如我们让雪系统只落在一个围绕高山的峰顶的体积内,我们会定义一个包括这个体积的边界盒,出界的粒子将会被杀死。

·m_emit_rate—新增加到系统中的粒子的速度。通常的标准是每秒。

·m_size—系统中所有粒子的尺寸。

·m_particles—系统中粒子属性的一个列表。 我们用这个列表创建，释放及更新粒子。 当我们准备画粒子时,我们COPY列表节点的一部分到顶点缓存并画粒子，同时我们COPY另外一批粒子，然后重复这一过程直到绘制完所有粒子。

·m_max_particles—在给定的时间内，系统中允许的粒子最大数。例如,如果创建粒子的速度比释放快的话,随着时间的增长粒子的数量将会是巨大的，这个成员将避免出现这样的问题。

·m_vb_num—在给定的时间内顶点缓存中能够保存的粒子的数量，这个值与实际的粒子系统中的粒子数量无关。

注意：m_vb_offset和m_vb_batch_num数据成员在渲染粒子系统时使用，我们在稍后讨论。

方法：

cParticleSystem/ ~cParticleSystem—用来初始化默认值和用来释放设备接口 (vertex buffer,texture)。

cParticleSystem::cParticleSystem()
{
m_device = NULL;
m_vertex_buffer = NULL;
m_texture = NULL;
}

cParticleSystem::~cParticleSystem()
{
safe_release<IDirect3DVertexBuffer9*>(m_vertex_buffer);
safe_release<IDirect3DTexture9*>(m_texture);
}
init—这个方法做与设备无关的初始化工作,比如创建用来保存点精灵的顶点缓存或创建纹理。

bool cParticleSystem::init(IDirect3DDevice9* device,const char* texture_filename)
{
// Vertex buffer's number does not equal the number of particles in our system.
// We use the vertex buffer to draw a portion of our particles at a time.
// The arbitrary number we choose for the vertex buffer is specified by the m_vb_num variable.

m_device = device;

HRESULT hr;

hr = device->CreateVertexBuffer(
m_vb_num * sizeof(sParticle),
D3DUSAGE_DYNAMIC | D3DUSAGE_POINTS | D3DUSAGE_WRITEONLY,
PARTICLE_FVF,
D3DPOOL_DEFAULT,0)">// D3DPOOL_MANAGED can't be used with D3DUSAGE_DYNAMIC
&m_vertex_buffer,
NULL);

if(FAILED(hr))
{
MessageBox(NULL,"CreateVertexBuffer() - FAILED","ParticleSystem",MB_OK);
returnfalse;
}

hr = D3DXCreateTextureFromFile(device,texture_filename,&m_texture);

;
}

true;
}

o 注意： 我们使用动态的顶点缓存（D3DUSAGE DYNAMIC）。 因为我们需要在每帧中更新我们的粒子,意思是我们将会去存取顶点缓存的内存，回想一下，访问一个静态的顶点缓存慢得不可接受， 所以我们使用动态的顶点缓存。

o 查看我们用过的 D3DUSAGE_POINTS标记,它说明顶点缓存将保存点精灵。

o 顶点缓存的尺寸是由m_vb_num预先确定的，而且与系统中粒子的数量无关。 也就是说,m_vb_num将小于等于系统中粒子的数量。 这是因为渲染粒子系统是一批一批的，不是一次渲染全部。

o 我们使用默认的内存池(pool)代替通常使用的托管内存池，因为动态顶点缓存不能用在托管内存池中。

reset—这个方法重新设置系统中每个粒子的属性:

reset_particle—这个方法重新设置粒子的属性。如何重设粒子的属性，这依赖于具体粒子系统的特性。因此我们定义这个方法为虚拟的，等待子类去实现。

add_particle—这个方法用来在系统中增加一个粒子。在增加它到粒子列表之前，使用reset_particle方法先初始化粒子:

update—这个方法更新系统中所有的粒子。因为这个的方法的执行取决于具体粒子系统的特性,因此我们定义这个方法为抽象的，等待子类去实现。

render—这个方法用来显示系统中所有的粒子。

pre_render—用它来初始化渲染状态，在渲染前设置。 因为系统与系统之间是不同的,所以我们定义它为虚拟的。 默认将执行下列代码:

注意：我们使用alpha混合渲染，以便设置纹理的alpha通道，来设置纹理像素的透明，用它产生多种效果。一种特殊的情况是：获得象纹理那样的非矩形的粒子。例如，获得一个圆形“雪球形”的粒子,我们使用一个简单的带有alpha通道的纹理，它看上去是背景为黑色的带有白色圆形的样子。因此，显示出来时只是一个白圆，这比白色的矩形纹理要好。

post_render—用它去保存所有渲染状态。因为系统与系统间是不同的,所以我们定义它为虚拟的。默认将执行下列代码:

is_empty—如果为True则在当前的系统中没有粒子， 否则为false.

cParticleSystem::is_empty()
{
m_particles.empty();
}

is_dead—如果为True则系统中的所有粒子都是死的，否则为false。

cParticleSystem::is_dead()
{
for(list<sParticleAttribute>::iterator iter = m_particles.begin(); iter != m_particles.end(); iter++)
{
// Is there at least one living particle? If yes,the system is not dead.
(iter->is_alive)
// No living particles found,the system must be dead.
;
}

remove_dead_particles—搜索属_particle性表，从表中杀死并删除粒子。

（编辑：李大同）

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