粒子系统：粒子生成

Posted 2023-04-14

【中文标题】粒子系统：粒子生成

【英文标题】：particle system: particle generation

【发布时间】：2011-02-09 20:58:36

【问题描述】：

我有一个系统可以从源中生成粒子并更新它们的位置。目前，我在 OpenGL 中编写了一个程序，它调用我的GenerateParticles(...) 和UpdateParticles(...) 并显示我的输出。我希望我的系统具有的一项功能是能够每秒生成n 粒子。在我的GenerateParticles(...) 和UpdateParticles(...) 函数中，我接受两个重要参数：current_time 和delta_time。在UpdateParticles(...) 中，我根据以下公式更新粒子的位置：new_pos = curr_pos + delta_time*particle_vector。如何使用这些参数和全局变量（或其他机制）每秒产生n 个粒子？

【参考方案1】：

您需要小心，创建粒子的幼稚方法会让您为 n 的低值创建分数粒子（可能不是您想要的）。而是创建一个累加器变量，该变量与每帧的 delta_time 值相加。每帧检查它，看看你需要多少粒子来创建该帧并减去适当的数量：

void GenerateParticles(double delta_time) 
  accumulator += delta_time;
  while (accumulator > 1.0 / particles_per_second) 
    CreateParticle(...);
    accumulator -= 1.0 / particles_per_second;
    

确保你设置了一些限制，这样如果时间增量很大，你就不会一次创建一百万个粒子。

【参考方案2】：

一帧发射的粒子数可以通过以下方式计算：

double n = delta_time * frequency
int i = (int)n;
f = n - i;

基本上你可以发射i粒子。

小数部分f 可以为后面的帧累加。当它累积大于一时，您可以发射整数个粒子：

f_sum += f;
if (f_sum > 1.0) 
    int j = (int)f_sum;
    f_sum -= j;
    i += j;

但是，以下是粒子分数的另一个有趣的解决方案。

通过使用伪随机数生成器 (PRNG)，我们可以使用它来确定是否应该发射粒子：

if (f >= r()) // Assumes r() is a PRNG generating a random value in [0, 1) 
    i++;

当频率随时间变化时，这种方法很有用。而且它消除了存储额外变量的需要。

这种方法的另一个优点是，粒子系统看起来不太均匀。例如，如果频率为 1.5，增量时间为 1，则使用第一种方法，帧将发射 1、2、1、2、... 的粒子序列。第二种方法可以打破这种模式。

此外，您可以使用modf() 来提取浮点数的整数部分和小数部分。

【参考方案3】：

您只需要在GenerateParticles 中创建n * delta_time 粒子。

【讨论】：

delta_time 通常是小于零的双精度数。假设我无法创建粒子的一小部分。

@Myx：我认为你的意思是它小于一个？正如@Ron 指出的那样，这并不是真正的问题，尽管积累n * delta_time 并将其与1. 进行比较更简单、更快捷...