• [粒子特效]osg的自带粒子系统osgParticle::ParticleSystem


    osgParticle示例简单的演示了在osg中使用粒子系统的效果,用到了osgParticle库中的相关类,在osgParticle中主要有:

    (以下部分材料摘取自osg向场景中添加osgParticle粒子效果一文,Google了一下未找到原创作者,贴出转载地址,在此谢过原创作者~)

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    粒子系统(osgParticle::ParticleSystem)- 维护并管理一系列粒子的生成,更新,渲染和销毁。粒子系统类继承自Drawable类。粒子的渲染控制因此与其它Drawable对象的渲染类似:控制其渲染属性StateAttribute即可。OSG提供了一个方便的函数以允许用户控制三个常用的渲染状态属性。方法setDefaultAttributes可以用于指定材质(或者指定为NULL以禁用材质),允许/禁止附加的图像融合,允许/禁止光照。

    粒子(osgParticle::Particle)- 粒子系统的基本单元。粒子类同时具有物理属性和图像属性。它的形状可以是任意的点(POINT),四边形(QUAD),四边形带(QUAD_TRIPSTRIP),六角形(HEXAGON)或者线(LINE)。每个粒子都有自己的生命周期。生命周期也就是每个粒子可以存活的秒数。(生命周期为负数的粒子可以存活无限长时间)所有的粒子都具有大小(SIZE),ALPHA值和颜色(COLOR)属性。每一组粒子都可以指定其最大和最小值。为了便于粒子生命周期的管理,粒子系统通过改变生命周期的最大和最小值来控制单个粒子的渲染。(根据已经消耗的时间,在最小和最大值之间进行线性插值)
    程序员也可以自行指定最小到最大值的插值方法。

    放置器(osgParticle::Placer)- 设置粒子的初始位置。用户可以使用预定义的放置器或者定义自己的放置器。已定义的放置器包括:点放置器PointPlacer(所有的粒子从同一点出生),扇面放置器SectorPlacer(所有的粒子从一个指定中心点,半径范围和角度范围的扇面出生),以及多段放置器MultiSegmentPlacer(用户指定一系列的点,粒子沿着这些点定义的线段出生)。

    发射器(osgParticle::Shooter)- 指定粒子的初始速度。RadialShooter类允许用户指定一个速度范围(米/秒)以及弧度值表示的方向。方向由两个角度指定:theta角 - 与Z轴夹角,phi角 - 与XY平面夹角。

    计数器(osgParticle::Counter)- 控制每一帧产生的粒子数。RandomRateCounter类允许用户指定每帧产生粒子的最大和最小数目。

    标准放射极(osgParticle::ModularEmitter)- 一个标准放射极包括一个计数器,一个放置器和一个发射器。它为用户控制粒子系统中多个元素提供了一个标准机制。

    粒子系统更新器(osgParticle::ParticleSystemUpdater)- 用于自动更新粒子。将其置于场景中时,它会在拣选遍历中调用所有“存活”粒子的更新方法。

    标准编程器(osgParticle::ModularProgram)- 在单个粒子的生命周期中,用户可以使用ModularProgram实例控制粒子的位置。ModularProgram需要与Operator对象组合使用。

    计算器(osgParticle::Operator)- 提供了控制粒子在其生命周期中的运动特性的方法。用户可以改变现有Operator类实例的参数,或者定义自己的Operator类。OSG提供的Operator类包括:AccelOperator(应用常加速度),AngularAccelOperator(应用常角加速度),FluidFrictionOperator(基于指定密度和粘性的流体运动进行计算),以及ForceOperator(应用常力)。

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    接下来看代码:

    首先代码中创建了一个Operator的子类,用来模拟涡流的效果,这个操作类会被添加到Program中从而对粒子系统中的每一个粒子产生作用:

        void operate(osgParticle::Particle *P, double dt)
        {
            float l = xf_axis_ * (P->getPosition() - xf_center_);
            osg::Vec3 lc = xf_center_ + xf_axis_ * l;
            osg::Vec3 R = P->getPosition() - lc;
            osg::Vec3 v = (R ^ xf_axis_) * P->getMassInv() * intensity_;
    
            osg::Vec3 newpos = P->getPosition() + v * dt;
            P->setPosition(newpos);    
        }

    由于Operator是一个纯虚类,子类必须要重载它的operator方法。此外子类也可以重载beginOperator方法,实现在操作粒子之前完成一些准备工作。

    下面我们看看create_simple_particle_system这个函数,它完整演示了最简单的创建粒子效果的步骤:

        //首先创建粒子系统对象
    	osgParticle::ParticleSystem *ps = new osgParticle::ParticleSystem;
        ps->setDefaultAttributes("", true, false);
       //设置Emitter的参数(设置发射数量)
        osgParticle::ModularEmitter *emitter = new osgParticle::ModularEmitter;
        emitter->setParticleSystem(ps);
        osgParticle::RandomRateCounter *rrc = 
            static_cast<osgParticle::RandomRateCounter *>(emitter->getCounter());
        rrc->setRateRange(20, 30);
        root->addChild(emitter);
       //将离子系统添加到叶节点
        osg::Geode *geode = new osg::Geode;    
        geode->addDrawable(ps);
        root->addChild(geode);

    在create_complex_particle_system中只是设置了更多的参数,同时添加了一个作用于粒子系统的Program,并在里面添加了很多的operator,整个设置过程还是一样的

       //设置Emitter更多的参数
        osgParticle::ModularEmitter *emitter = new osgParticle::ModularEmitter;
        emitter->setParticleSystem(ps);
    
        osgParticle::RandomRateCounter *counter = new osgParticle::RandomRateCounter;
        counter->setRateRange(60, 60);
        emitter->setCounter(counter);
    
        osgParticle::SectorPlacer *placer = new osgParticle::SectorPlacer;
        placer->setCenter(8, 0, 10);
        placer->setRadiusRange(2.5, 5);
        placer->setPhiRange(0, 2 * osg::PI);
        emitter->setPlacer(placer);
    
        osgParticle::RadialShooter *shooter = new osgParticle::RadialShooter;
        shooter->setInitialSpeedRange(0, 0);
        emitter->setShooter(shooter);
    
        root->addChild(emitter);
    
    	//添加Operator到Program之中
        osgParticle::ModularProgram *program = new osgParticle::ModularProgram;
        program->setParticleSystem(ps);
    
        osgParticle::AccelOperator *op1 = new osgParticle::AccelOperator;
        op1->setToGravity();
        program->addOperator(op1);
    
        VortexOperator *op2 = new VortexOperator;
        op2->setCenter(osg::Vec3(8, 0, 0));
        program->addOperator(op2);
    
        osgParticle::FluidFrictionOperator *op3 = new osgParticle::FluidFrictionOperator;
        op3->setFluidToAir();
        program->addOperator(op3);
    
        root->addChild(program);
    
        osg::Geode *geode = new osg::Geode;
        geode->addDrawable(ps);
    
        root->addChild(geode);

    create_animated_particle_system创建了一个切换纹理的粒子效果动画:

    这样粒子的纹理会在这些纹理切片之中不停地进行切换:

    	//设置纹理所使用的纹理切片
        pexplosion.setTextureTileRange(8, 8, 0, 15);
        psmoke.setTextureTileRange(8, 8, 32, 45);

    其他部分的设置与上面一致。

    最后一个步骤,我们需要将这些粒子系统添加到一个Updater之中,由Updater再场景的拣选遍历中更新粒子系统

        osgParticle::ParticleSystem *ps1 = create_simple_particle_system(root);
        osgParticle::ParticleSystem *ps2 = create_complex_particle_system(root);
        osgParticle::ParticleSystem *ps3 = create_animated_particle_system(root);
    
        osgParticle::ParticleSystemUpdater *psu = new osgParticle::ParticleSystemUpdater;
        psu->addParticleSystem(ps1);
        psu->addParticleSystem(ps2);
        psu->addParticleSystem(ps3);
    
        root->addChild(psu);


    /************************************************************************************************/

    粒子

    OSG中使用osgParticle::Particle这个类,来表示粒子。 
    而本例子中,使用的是默认的粒子,所以没出现粒子。 
    如果要产生自定义的粒子,则要自己定义一个Particle对象,然后将这个Particle对象设置为粒子产生器的模板。 
    这是通过函数Emitter::setParticleTemplate来实现的。

    粒子产生

    OSG中粒子的产生,使用的是一个叫做粒子发射器(Emiter)的东东。使用的类叫做osgParticle::Emitter。 
    这个粒子发射器,不停地产生新的粒子,每个粒子都从粒子产生器的初始位置发出, 
    然后以一定的初始发射角度和初始发射速度向外发出。 
    这里使用的是OSG自己内置的一个标准发射器osgParticle::ModularEmitter。

    粒子管理

    粒子发射器,不停地发射粒子,这些发射出来的粒子,如何管理呢? 
    这是通过粒子系统来进行的。 
    对应的类叫osgParticle::ParticleSystem。 
    粒子发射器,发射出来粒子后,交个粒子系统,就不用操心了。 
    这个转交的过程,是用过emitter->setParticleSystem(ps)实现的。

    粒子显示

    由于粒子系统本身,只负责管理粒子,并不负责显示粒子,所以,还需要一个东西,将粒子显示出来。 
    OSG中是通过osg::Geode将粒子系统显示出来。 
    然后通过geode->addDrawable(ps)将粒子系统与Geode结合起来。

    粒子更新

    由于粒子是在不停地运动,所以需要不停地更新。 
    粒子系统的更新是通过类osgParticle::ParticleSystemUpdater来实现的。 
    然后通过psu->addParticleSystem(ps);来将更新器和粒子系统进行关联。

    最后,将粒子系统,加到场景中,需要添加三个东西到场景树中:发射器,显示的Geode,更新器。

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