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();
virtual bool init(IDirect3DDevice9* device, const char* texture_filename);
virtual void reset();
// sometimes we don't want to free the memory of a dead particle, but rather respawn it instead.
virtual void reset_particle(sParticleAttribute* particl_attr) = 0;
virtual void add_particle();
virtual void update(float time_delta) = 0;
virtual void pre_render();
virtual void render();
virtual void post_render();
bool is_empty();
bool is_dead();
protected:
virtual void 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, // D3DPOOL_MANAGED can't be used with D3DUSAGE_DYNAMIC
&m_vertex_buffer,
NULL);
if(FAILED(hr))
{
MessageBox(NULL, "CreateVertexBuffer() - FAILED", "ParticleSystem", MB_OK);
return false;
}
hr = D3DXCreateTextureFromFile(device, texture_filename, &m_texture);
if(FAILED(hr))
{
MessageBox(NULL, "D3DXCreateTextureFromFile() - FAILED", "ParticleSystem", MB_OK);
return false;
}
return 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:
void cParticleSystem::reset()
{
for(list<sParticleAttribute>::iterator iter = m_particles.begin(); iter != m_particles.end(); iter++)
reset_particle(&(*iter));
}
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:
void cParticleSystem::add_particle()
{
sParticleAttribute attr;
reset_particle(&attr);
m_particles.push_back(attr);
}
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:
void cParticleSystem::pre_render()
{
m_device->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSPRITEENABLE, TRUE);
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSCALEENABLE, TRUE);
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSIZE, float_to_dword(m_size));
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSIZE_MIN, float_to_dword(0.0f));
// control the size of the particle relative to distance
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSCALE_A, float_to_dword(0.0f));
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSCALE_B, float_to_dword(0.0f));
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSCALE_C, float_to_dword(1.0f));
// use alpha from texture
m_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAARG1, D3DTA_TEXTURE);
m_device->SetTextureStageState(0, D3DTSS_ALPHAOP, D3DTOP_SELECTARG1);
m_device->SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, TRUE);
m_device->SetRenderState(D3DRS_SRCBLEND, D3DBLEND_SRCALPHA);
m_device->SetRenderState(D3DRS_DESTBLEND, D3DBLEND_INVSRCALPHA);
}
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:
void cParticleSystem::post_render()
{
m_device->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, TRUE);
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSPRITEENABLE, FALSE);
m_device->SetRenderState(D3DRS_POINTSCALEENABLE, FALSE);
m_device->SetRenderState(D3DRS_ALPHABLENDENABLE, FALSE);
}
is_empty—如果为True则在当前的系统中没有粒子， 否则为false.
bool cParticleSystem::is_empty()
{
return 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。
bool 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.
if(iter->is_alive)
return false;
}
// No living particles found, the system must be dead.
return true;
}
remove_dead_particles—搜索属_particle性表，从表中杀死并删除粒子。
void cParticleSystem::remove_dead_particles()
{
list<sParticleAttribute>::iterator iter = m_particles.begin();
while(iter != m_particles.end())
{
if(! iter->is_alive)
// erase returns the next iterator, so no need to increment to the next one ourseleves.
iter = m_particles.erase(iter);
else
iter++; // next in list
}
}