理解粒子系统的基本原理.docVIP

实验3 1 实验目的（1） 理解粒子系统的基本原理。（2） 学习使用Direct3D API编写程序利用粒子系统模拟雨景。2 实验内容和步骤（1） 在粒子系统中，把运动的模糊物体看作由有限的具有确定属性的流动粒子所组成的集合，这些粒子以连续或离散的方式充满它所处的空间，并处于不断的运动状态。粒子具有独立性，这里包含两个意思，一是各粒子不与场景中的任何其他物体相交；二是粒子之间不存在相交关系，并且粒子是不可穿透的。（2） 粒子系统中的每个粒子都具有一系列属性，如质量、空间位置、外观属性、运动属性、生存期等。在一定的时间周期内，每个粒子都经历新生、活动和消亡3个基本生命历程。在存活期间，每个粒子都始终按一定的方式运动。（3） 以下是使用Direct3D利用粒子系统模拟雨景的过程。a、 首先定义结构体RainParticle来描述雨点粒子，其中定义了雨点粒子的位置和移动速度。RainParticle结构体定义如下： struct RainParticle float x, y, z; /位置 float fDspeed; /下降速度;b、 定义结构体类型RAINVERTEX用来描述雨顶点格式，RAINVERTEX结构体定义如下：struct RAINVERTEX D3DXVECTOR3 vPos; DWORD dwColor;#define D3DFVF_RAINVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE)c、 定义雨点数组：#define PARTICLENUM 2000RainParticle rainPARTICLENUM; /雨点粒子数组d、 接着定义顶点缓冲和世界矩阵变换的全局变量：LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pRainVB; /雨点粒子顶点缓冲区D3DXMATRIX g_matRain; /雨点世界矩阵D3DXVECTOR3 g_RainDir; /雨点的下降方向e、 在初始化函数InitD3D中创建和填充雨顶点缓冲区： ( g_pd3dDevice-CreateVertexBuffer( 2*sizeof(RAINVERTEX), 0, D3DFVF_RAINVERTEX, D3DPOOL_MANAGED, &g_pRainVB, NULL ); /填充雨点顶点缓冲区 RAINVERTEX* pRainVertices; g_pRainVB-Lock(0, 0, (void*)&pRainVertices, 0); pRainVertices0.vPos = D3DXVECTOR3(1, 5, 0); pRainVertices0.dwColor = 0xffffffff; pRainVertices1.vPos = D3DXVECTOR3(3, 1, 0); pRainVertices1.dwColor = 0xffffffff;g_pRainVB-Unlock();f、 在初始化函数InitD3D中初始化雨点的位置和雨点的下降方向，雨点的位置通过随机数产生，然后通过取余将其x,y坐标控制在(-200,200)范围中，而z值在(0,250)范围中。 /计算雨点下降方向 g_RainDir = D3DXVECTOR3(3, 1, 0) - D3DXVECTOR3(1, 5, 0); D3DXVec3Normalize(&g_RainDir, &g_RainDir); srand( (unsigned)time( NULL ) ); /初始化雨点数组 for(int i=0; iPARTICLENUM; i+) raini.x=float(rand()%400-200); raini.z=float(rand()%400-200); raini.y=0.0f+float(rand()%250); raini.fDspeed=100.0f + (rand()%40);g、 在绘制雨景时(在函数Render中)，通过速度计算出位移，得到雨点新的位置。并通过设置最大位置的方法，将大于最大位置的雨点粒子转到现在位置减去最大位置： /计算每个雨点的当前位置 for(int i=0; iPARTICLENUM; i+) if(raini.y200) raini.x = -200.0f; if(raini.z300) raini.z=float(rand()%400-200); raini.x += raini.fDspeed * g_RainDir.x * 0.03; raini.y += raini.fDspeed * g_RainDir.y * 0.03; raini.z += raini.fDspeed * g_RainDir.z * 0.03;h、 最后再使用旋转矩阵进行平移，将粒子的位置不断更新并绘制和渲染： /渲染雨点 g_pd3dDevice-SetTexture( 0, NULL ); for(int i=0; iSetTransform( D3DTS_WORLD, &g_matRain ); g_pd3dDevice-SetStreamSource(0, g_pRainVB, 0, sizeof(RAINVERTEX); g_pd3dDevice-SetFVF(D3DFVF_RAINVERTEX); g_pd3dDevice-DrawPrimitive(D3DPT_LINELIST, 0, 1);i、 以下是程序的完整代码： #include #include #include #include #include #define PARTICLENUM 2000/ Desc: 顶点结构struct CUSTOMVERTEX float x, y, z; /顶点位置 float u,v ; /顶点纹理坐标;#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_TEX1)/雨点粒子结构struct RainParticle float x, y, z; /位置 float fDspeed; /下降速度;struct RAINVERTEX D3DXVECTOR3 vPos; DWORD dwColor;#define D3DFVF_RAINVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE)RainParticle rainPARTICLENUM; /雨点粒子数组LPDIRECT3D9 g_pD3D = NULL; LPDIRECT3DDEVICE9 g_pd3dDevice = NULL; LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pRainVB; /雨点粒子顶点缓冲区D3DXMATRIX g_matRain; /雨点世界矩阵D3DXVECTOR3 g_RainDir; /雨点的下降方向DWORD iTime=0;HRESULT InitD3D( HWND hWnd ) if( NULL = ( g_pD3D = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) ) return E_FAIL; D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp; ZeroMemory( &d3dpp, sizeof(d3dpp) ); d3dpp.Windowed = true; d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD; d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN; d3dpp.EnableAutoDepthStencil = TRUE; d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16; if( FAILED( g_pD3D-CreateDevice( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &g_pd3dDevice ) ) ) return E_FAIL; /创建雨点顶点缓冲区 ( g_pd3dDevice-CreateVertexBuffer( 2*sizeof(RAINVERTEX), 0, D3DFVF_RAINVERTEX, D3DPOOL_MANAGED, &g_pRainVB, NULL ); /填充雨点顶点缓冲区 RAINVERTEX* pRainVertices; g_pRainVB-Lock(0, 0, (void*)&pRainVertices, 0); pRainVertices0.vPos = D3DXVECTOR3(1, 5, 0); pRainVertices0.dwColor = 0xffffffff; pRainVertices1.vPos = D3DXVECTOR3(3, 1, 0); pRainVertices1.dwColor = 0xffffffff; g_pRainVB-Unlock(); /计算雨点下降方向 g_RainDir = D3DXVECTOR3(3, 1, 0) - D3DXVECTOR3(1, 5, 0); D3DXVec3Normalize(&g_RainDir, &g_RainDir); srand( (unsigned)time( NULL ) ); /初始化雨点数组 for(int i=0; iSetRenderState( D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE ); g_pd3dDevice-SetRenderState( D3DRS_LIGHTING, FALSE ); g_pd3dDevice-SetRenderState( D3DRS_ZENABLE, TRUE ); iTime=timeGetTime(); return S_OK;VOID Cleanup() if( g_pd3dDevice != NULL) g_pd3dDevice-Release(); if( g_pD3D != NULL) g_pD3D-Release();VOID Render() /设置投影矩阵 D3DXMATRIXA16 matProj; float fAspectRatio = 3.0/4; D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj, D3DX_PI/4, fAspectRatio, 1.0f, 500.0f ); g_pd3dDevice-SetTransform( D3DTS_PROJECTION, &matProj ); D3DXVECTOR3 vEyePt( 0.27402657f, 1.0f,-130.0f ); D3DXVECTOR3 vLookatPt( 0.0f, 30.0f, 0.0f ); D3DXVECTOR3 vUpVec( 0.0f, 1.0f, 0.0f ); D3DXMATRIXA16 matView; D3DXMatrixLookAtLH( &matView, &vEyePt, &vLookatPt, &vUpVec ); g_pd3dDevice-SetTransform( D3DTS_VIEW, &matView ); if( NULL = g_pd3dDevice ) return; /计算每个雨点的当前位置 for(int i=0; iPARTICLENUM; i+) if(raini.y200) raini.x = -200.0f; if(raini.z300) raini.z=float(rand()%400-200); raini.x += raini.fDspeed * g_RainDir.x * 0.03; raini.y += raini.fDspeed * g_RainDir.y * 0.03; raini.z += raini.fDspeed * g_RainDir.z * 0.03; /清除后台颜色缓冲区和深度缓冲区 g_pd3dDevice-Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET|D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_ARGB(0, 45, 50, 170), 1.0f, 0) ; if( SUCCEEDED(g_pd3dDevice-BeginScene() ) ) /渲染雨点 g_pd3dDevice-SetTexture( 0, NULL ); for(int i=0; iSetTransform( D3DTS_WORLD, &g_matRain ); g_pd3dDevice-SetStreamSource(0, g_pRainVB, 0, sizeof(RAINVERTEX); g_pd3dDevice-SetFVF(D3DFVF_RAINVERTEX); g_pd3dDevice-DrawPrimitive(D3DPT_LINELIST, 0, 1); g_pd3dDevice-EndScene(); g_pd3dDevice-Present( NULL, NULL, NULL, NULL );LRESULT WINAPI MsgProc( HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam ) switch( msg ) case WM_DESTROY: Cleanup(); PostQuitMessage( 0 ); return 0; return DefWindowProc( hWnd, msg, wParam, lParam );INT WINAPI WinMain( HINSTANCE hInst, HINSTANCE, LPSTR, INT ) WNDCLASSEX wc = sizeof(WNDCLASSEX), CS_CLASSDC, MsgProc, 0L, 0L, GetModuleHandle(NULL), NULL, NULL, NULL, NULL, 粒子系统模拟雨景, NULL ; RegisterClassEx( &wc ); HWND hWnd = CreateWindow( 粒子系统模拟雨景, 粒子系统模拟雨景, WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 100, 600, 600, NULL, NUL