（11）粒子系统

Posted 2020-06-13

简介

粒子系统是指计算机图形学中模拟特定现象的技术，它在模仿自然现象、物理现象及空间扭曲上具备得天独厚的优势，为我们实现一些真实自然而又带有随机性的特效（如爆炸、烟花、水流）提供了方便。Cocos2d-x引擎中就为我们提供了强大的粒子系统，以下是粒子系统的继承关系图：

粒子属性

一个强大的粒子系统它必然具备了多种多样的属性，这样才能配置出多样的粒子。下面就来看看粒子系统的主要属性吧。

主要属性：

• _duration 发射器生存时间，即它可以发射粒子的时间，注意这个时间和粒子生存时间不同。单位秒，-1表示永远；粒子发射结束后可点击工具栏的播放按钮再次发射
• _emissionRate 每秒喷发的粒子数目
• _emitterMode 喷发器模式，有重力模式（GRAVITY）和半径模式（RADIUS，也叫放射模式）两种
• _totalParticles 场景中存在的最大粒子数目，往往与_emissionRate配合起来使用
• _isAutoRemoveOnFinish 粒子结束时是否自动删除

重力模式（modeA）：

顾名思义，重力模式模拟重力，可让粒子围绕一个中心点移近或移远，它的优点是非常动态，而且移动有规则。下列各属性只在重力模式下起作用。

• gravity 重力X
• radiaAccel 粒子径向加速度，即平行于重力方向的加速度
• radiaAccelVar 粒子径向加速度变化范围
• speed 速度
• speedVar 速度变化范围
• tangentialAccel 粒子切向加速度，即垂直于重力方向的加速度
• tangentialAccelVar 粒子切向加速度变化范围

半径模式（modeB）：

半径模式可以使粒子以圆圈方式旋转，它也可以创造螺旋效果让粒子急速前进或后退。下列各属性只在半径模式下起作用。

• endRadius 结束半径
• endRadiusVar 结束半径变化范围，即结束半径值的范围在 （endRadius - endRadiusVar） 和 （endRadius + endRadiusVar ）之间，下面类似。
• rotatePerSecond 粒子每秒围绕起始点的旋转角度
• rotatePerSecondVar 粒子每秒围绕起始点的旋转角度变化范围
• startRadius 初始半径
• startRadiusVar 初始半径变化范围

• 生命属性：

• _life 粒子生命，即粒子的生存时间 
• _lifeVar 粒子生命变化范围

大小属性：

• _endSize 粒子结束时的大小，-1表示和初始大小一致
• _endSizeVar 粒子结束大小的变化范围
• _startSize 粒子的初始大小
• _startSizeVar 粒子初始大小的变化范围

角度属性：

• _angle 粒子角度
• _angleVar 粒子角度变化范围

颜色属性：

• _endColor 粒子结束颜色
• _endColorVar 粒子结束颜色变化范围
• _startColor 粒子初始颜色
• _startColorVar 粒子初始颜色变化范围

如果你不想编辑出五颜六色的粒子效果，那应该把_endColorVar，_startColorVar尽量设置为（0, 0, 0, 0)。

位置属性:

• _positionType 粒子位置类型，有自由模式（FREE）、相对模式（RELATIVE）和打组模式（GROUPED）三种
• _posVar 发射器位置的变化范围（横向和纵向）
• _sourcePosition 发射器原始坐标位置

Free自由模式，相对于屏幕自由，不会随粒子节点移动而移动（可产生火焰、蒸汽等效果）；Relative相对模式，相对于被绑定的Node静止，粒子发射器会随Node移动而移动，可用于制作移动角色身上的特效等等；Grouped打组模式是相对于发射点的，粒子随发射器移动而移动。

自旋属性：

• _endSpin 粒子结束自旋角度
• _endSpinVar 粒子结束自旋角度变化范围
• _startSpin 粒子开始自旋角度
• _startSpinVar 粒子开始自旋角度变化范围

纹理渲染属性:

• _texture 粒子贴图纹理
• _blendFunc 纹理的混合模式方法，有DISABLE、ALPHA_PREMULTIPLIED、ALPHA_NON_PREMULTIPLIED、ADDITIVE四种类型。

DISABLE = {GL_ONE, GL_ZERO}; 
ALPHA_PREMULTIPLIED = {GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA}; 
ALPHA_NON_PREMULTIPLIED = {GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA}; 
ADDITIVE = {GL_SRC_ALPHA, GL_ONE};

• GL_ZERO： 表示使用0.0作为因子，实际上相当于不使用这种颜色参与混合运算。
• GL_ONE： 表示使用1.0作为因子，实际上相当于完全的使用了这种颜色参与混合运算。
• GL_SRC_ALPHA：表示使用源颜色的alpha值来作为因子。
• GL_DST_ALPHA：表示使用目标颜色的alpha值来作为因子。
• GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA：表示用1.0减去源颜色的alpha值来作为因子。
• GL_ONE_MINUS_DST_ALPHA：表示用1.0减去目标颜色的alpha值来作为因子。

Cocos2dx使用OpenGL混合原理对图形进行渲染绘制。混合就是指把两种颜色混在一起，具体一点就是把某一像素位置原来的颜色和将要画上去的颜色，通过某种方式混在一起，从而实现特殊的效果。它是一种常用的技巧，通常可以用来实现半透明，你也可以通过不同的设置得到不同的混合结果，产生一些有趣或者奇怪的图象。

ParticleBatchNode

ParticleBatchNode 和批处理节点一样，它将通过一次调用OpenGL来绘制它的子节点。 ParticleBatchNode 实例可以引用一个且只能引用一个 texture 的对象。 只有 ParticleSystem 包含 texture 的时候它才可以被添加到SpriteBatchNode中。 所有添加到SpriteBatchNode里面的ParticleSystem都会在同一OpenGL ES调用里面被绘制. 如果 ParticleSystem 没有被添加到ParticleBatchNode中，那么OpenGL ES会调用每个粒子系统的绘图函数，这样做效率会很低。

局限性:

• 目前只支持 ParticleSystemQuad
• 所有的系统都使用相同的参数被绘制：混合函数、纹理等

最为有效的用法

• 为所有粒子系统初始化ParticleBatchNode纹理和足够的容量
• 初始化所有粒子系统，并将其添加为批处理节点的子节点

程序中的应用

创建一个粒子系统，同时初始化它的粒子总数：

auto _emitter = ParticleSystemQuad::createWithTotalParticles(50);

ParticleSystemQuad是粒子系统的一种，早前的Cocos2d-x版本中，粒子系统是有两种类型的，既：ParticleSystemQuad 和 ParticleSystemPoint（现已被移除）。

例子：

    auto _emitter = ParticleSystemQuad::createWithTotalParticles(50);
    addChild(_emitter, 10);
    _emitter->setTexture(Director::getInstance()->getTextureCache()->addImage("CloseNormal.png"));
    _emitter->setAnchorPoint(Point(0, 0));
    // duration
    _emitter->setDuration(ParticleSystem::DURATION_INFINITY);

    // radius mode
    _emitter->setEmitterMode(ParticleSystem::Mode::RADIUS);

    // radius mode: start and end radius in pixels
    _emitter->setStartRadius(4);
    _emitter->setStartRadiusVar(1);
    _emitter->setEndRadius(ParticleSystem::START_RADIUS_EQUAL_TO_END_RADIUS);
    _emitter->setEndRadiusVar(0);

    // radius mode: degrees per second
    _emitter->setRotatePerSecond(100);
    _emitter->setRotatePerSecondVar(0);

    // angle
    _emitter->setAngle(90);
    _emitter->setAngleVar(0);

    // emitter position
    auto size = Director::getInstance()->getWinSize();
    _emitter->setPosVar(Point::ZERO);

    // life of particles
    _emitter->setLife(0.5);
    _emitter->setLifeVar(0);

    // spin of particles
    _emitter->setStartSpin(0);
    _emitter->setStartSpinVar(0);
    _emitter->setEndSpin(0);
    _emitter->setEndSpinVar(0);

    // color of particles
    Color4F startColor(0.0f, 0.8f, 0.9f, 1.0f);
    _emitter->setStartColor(startColor);

    Color4F startColorVar(0, 0, 0, 1.0f);
    _emitter->setStartColorVar(startColorVar);

    Color4F endColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.1f);
    _emitter->setEndColor(endColor);

    Color4F endColorVar(0, 0, 0, 0.1f);
    _emitter->setEndColorVar(endColorVar);

    // size, in pixels
    _emitter->setStartSize(20);
    _emitter->setStartSizeVar(1);
    _emitter->setEndSize(0);

    // emits per second
    _emitter->setEmissionRate(_emitter->getTotalParticles() / _emitter->getLife());

    // additive
    _emitter->setBlendAdditive(false);

    //addChild(_emitter);
    _emitter->setPosition(Point(200,200));

效果图：