游戏开发实验8.doc

实验八：粒子系统一、实验目的掌握粒子系统的的原理,熟悉Ogre中粒子系统的结构和使用方法.二、实验仪器Visual Studio 2005三、实验原理及过程/利用Ogre实现一个粒子系统效果，并描述程序实现时的思路包括对每个调用的API以及脚本进行详细说明基本概念：粒子系统表示三维计算机图形学中模拟一些特定的模糊现象的技术，而这些现象用其它传统的渲染技术难以实现的真实感的 game physics。经常使用粒子系统模拟的现象有火、爆炸、烟、水流、火花、落叶、云、雾、雪、尘、流星尾迹或者象发光轨迹这样的抽象视觉效果等等。粒子系统在三维显示中占有很重要的位置，如3D中的雨，雪，喷泉，爆炸等效果都是粒子完成的。粒子是用四边形来表示的，它有长宽，和其方向，有数量和材质，还有重量。这些属性封在粒子属性变换器（Affector）中，Affector中包含颜色衰退变换器（colourFadeAffector）和线形影响变换器（LinearForceAffector）和点状粒子发生器（PointEmmiter），由这些组成粒子脚本文件，以.Particle为其扩展名。点状粒子发生器随机地从单一的点发射粒子；盒状粒子发生器随机的从一个区域发射粒子。通过创建Plugins你可以向ogre里增加一个新的发谁。当前ogre只支持点状粒子发生器和盒状粒子发射器。当粒子发生器不停的喷发大量粒子时，就可以形成烟、火和爆炸等效果，结构图如下： 每个引擎都会有自己的粒子系统，粒子系统特效在游戏中运用广泛，比如射击类游戏中的爆炸特效，烟雾特效，开枪时喷出的火焰，撞击时击出的火花等等多半由粒子系统实现。粒子系统的基本单元是粒子，每个粒子一般具有形状、大小、颜色、透明度、位置、速度、加速度、方向、生命周期等属性。每一帧，粒子系统一般都会执行如下步骤： 1) 产生新的粒子，并赋予相应的属性； 2) 删除超过生命周期的粒子； 3) 更新粒子的动态属性；4) 渲染所有有效粒子。OGRE 粒子系统组成 OGRE粒子系统还是比较清晰易懂的，它由ParticleSystemManage（粒子系统管理器）、ParticleSystem（粒子系统）、ParticleSystemRenderer（粒子渲染器）、ParticleEmitter（粒子发射器）、ParticleAffector（粒子影响器）、Particle(粒子）等组成。 1） ParticleSystemManager（粒子系统管理器） 此类类似于OGRE中的SceneManager,单件模式，内含粒子系统工厂集合，粒子发射器工厂集合，粒子影响器工厂集合，以及粒子渲染器工厂集合，用于创建和管理粒子系统、粒子发射器、粒子影响器、粒子渲染器。该类还负责加载和分析粒子系统脚本。 2） ParticleSystem（粒子系统） 具体的粒子系统类，它需要包含具体的ParticleEmitter 集合、ParticleAffector集合、ParticleSystemRenderer，Particle集合，用于粒子的创建、更新、渲染。 3） ParticleEmitter（粒子发射器） 用于创建粒子，赋予粒子初始属性赋值，最重要的方法是_initParticle（），该类为抽象类，OGRE中提供了如下派生类，自己也可以根据需要编写自己的Emitter： AreaEmitter BoxEmitter CylinderEmitter EllipsoidEmitter HollowEllipsoidEmitter PointEmitter RingEmitter发射器中几个参数解释：1. angle 粒子发射器发射出的粒子的最大偏移角2. colour 设置所有发射出的粒子的固定颜色3. colour_range_start & colour_range_end 粒子颜色将为这2中颜色值之间随意的产生4. emission_rate 粒子发射器发射出的粒子数5. velocity 每次发射粒子的恒定速度6. time_to_live 每个粒子在销毁之前存活的时间。不过，它可以利用参数repeat_delay复活7. duration 发射器发射的粒子处于激活状态的数量8. repeat_delay 粒子销毁到激活需要等待的时间数 4） ParticleAffector（粒子影响器） 用于在粒子的生命周期内更新粒子的属性，最重要的方法是 _affectParticles（），OGRE中提供了如下派生类，自己也可以根据需要编写自己的Affector： ColourFaderAffector ColourImageAffector ColourInterpolatorAffector DeflectorPlaneAffector DirectionRandomiserAffector LinearForceAffector RotationAffector ScaleAffector 5） ParticleSystemRenderer(粒子渲染器) 该类用于渲染粒子系统，该类为抽象类，ORGE提供了BillboardParticleRenderer具体类，自己也可以根据需要编写自己的粒子渲染类。 6) Particle（粒子） 粒子系统的基本元素，粒子，存储了粒子的所有属性和状态。粒子系统脚本在Ogre程序中，粒子系统可以利用代码实现，但也可以利用脚本语言。不过，一般情况下，都是利用脚本语言。OGRE提供了粒子系统脚本语言，刻一张哎脚本中设置粒子的各种属性，而不用重新编译程序。这样给使用者带来了方便。需要注意的粒子系统脚本文件有自己的语法，类似c+，注释用“/”,用“”来区分界限，但不支持在代码后跟注释。在Ogre中只要将记事本的后缀名定义为.particle，Ogre会自动识别其为粒子脚本。载入粒子脚本粒子系统脚本是在系统初始化的时候载入的，缺省情况下在系统在公共资源路径（Root:addResourceLocation函数指定）下查找所有扩展名为“.particle”的文件并解析它们，如果想要指定其他扩展名可以使用particleSystemManager：getsingleton（）.ParseAllSource方法，如果想要解析单个的粒子系统脚本文件可使用ParticleSystemManager：getsingleton（）.parseScript方法。一旦粒子系统脚本被载入，你可以使用ParticleSystemManager：getSingleton（）.createSystem()方法来才创建一个实例化的粒子系统，该方法接受两个参数，一个该粒子系统的名称，而另一个参数是要参照的模板名称（也就是脚本中定义过的模板名称）获取粒子模板迭代器Ogre:ParticleSystemManager:getSingleton().getTemplateIterator()解析单个的粒子系统脚本文件Ogre:ResourceGroupManager:getSingleton().addResourceLocation(“文件名”, FileSystem);Ogre:DataStreamPtr stream = Ogre:ResourceGroupManager:getSingleton().openResource(文件名);Ogre:ParticleSystemManager:getSingleton().parseScript(stream,Ogre:ResourceGroupManager:DEFAULT_RESOURCE_GROUP_NAME);OGRE粒子系统执行流程1. 创建一个粒子系统对象，如：ParticleSystem*lightParticle= mSceneMgr-createParticleSystem(LightParticle, myLight);createParticleSystem函数中第一个变量为粒子系统的名称，有利于根据名称查找到该粒子系统；第二个变量为我们创建的粒子系统的脚本语言的名称。2. 创建一个节点，用于绑定刚才创建好的粒子系统对象。该节点可以根据自己的需要创建，也既是灵活的将粒子绑定在各个不同的节点上。如：mSceneMgr-getRootSceneNode()-createChildSceneNode()-attachObject(lightParticle)3. 初始化ParticleSystemManager:addEmitterFactory（） ParticleSystemManager:addAffectorFactory（） ParticleSystemManager :addRendererFactory() ParticleSystemManager:createTemplate() ParticleSystem:setRenderer() ParticleSystemManager:_createRenderer() ParticleSystem:addEmitter() ParticleSystemManager:_createEmitter() ParticleSystem:addAffector() ParticleSystemManager:_createAffector()4. 每一帧，执行如下更新 ParticleSystem:_update() ParticleSystem:_triggerAffectors() Affector:_affectParticles() ParticleSystem :_triggerEmitters() Emitter:_initParticle() ParticleSystem:_updateRenderQueue() ParticleRenderer:_updateRenderQueue() 1. 实验结果打开烟花粒子系统以及A，B喷泉粒子系统打开A，B喷泉粒子系统以及光环粒子系统打开A，B喷泉粒子系统以及雨水粒子系统五、实验心得本次实验与上次的实验步骤比较一致，主要难点也是在于读懂代码，理解代码的具体含义。经过上几次的实验，对ogre有了一些了解，而且在以前学的direct x中也涉及到过相关内容，所以使得这次读代码的时候能稍微读懂一些，但由于对例子系统的不熟悉，对于一些函数还是不明白，只能先通过网络搜索ogre粒子系统的相关知识，了解与之相关的一些函数、参数及用法，使得能够大部分读懂本次实验的代码。通过本次实验，加深了对粒子系统的了解，粒子系统的基本单元是粒子，每个粒子一般具有形状、大小、颜色、透明度、位置、速度、加速度、方向、生命周期等属性，了解了粒子系统得组成以及执行流程。在没有学理论知识的情况下通过本次实验，提前学习了相关知识，提升了自身的自学能力，也为理论的学习打下了基础，更进一步加深了对ogre的熟悉。但此次实验也让我发现了自身很多的不足，后期还需更加努力的学习。六、主要代码ParticleFX.cpp#include SamplePlugin.h#include ParticleFX.husing namespace Ogre;using namespace OgreBites;#ifndef OGRE_STATIC_LIBSamplePlugin* sp;Sample* s;extern C _OgreSampleExport void dllStartPlugin()s = new Sample_ParticleFX;sp = OGRE_NEW SamplePlugin(s-getInfo()Title + Sample);sp-addSample(s);Root:getSingleton().installPlugin(sp);extern C _OgreSampleExport void dllStopPlugin()Root:getSingleton().uninstallPlugin(sp); OGRE_DELETE sp;delete s;#endifParticleFX.h#ifndef _ParticleFX_H_#define _ParticleFX_H_#include SdkSample.husing namespace Ogre;using namespace OgreBites;class _OgreSampleClassExport Sample_ParticleFX : public SdkSamplepublic:Sample_ParticleFX()mInfoTitle = Particle Effects;mInfoDescription = Demonstrates the creation and usage of particle effects.;mInfoThumbnail = thumb_particles.png;mInfoCategory = Effects;mInfoHelp = Use the checkboxes to toggle visibility of the individual particle systems.; bool frameRenderingQueued(const FrameEvent& evt) mFountainPivot-yaw(Degree(evt.timeSinceLastFrame * 30); / spin the fountains aroundreturn SdkSample:frameRenderingQueued(evt); / dont forget the parent class updates! void checkBoxToggled(CheckBox* box)/ show or hide the particle system with the same name as the check boxmSceneMgr-getParticleSystem(box-getName()-setVisible(box-isChecked();protected:void setupContent()/ setup some basic lighting for our scenemSceneMgr-setAmbientLight(ColourValue(0.3, 0.3, 0.3);mSceneMgr-createLight()-setPosition(20, 80, 50);/ set our camera to orbit around the origin and show cursormCameraMan-setStyle(CS_ORBIT);mCameraMan-setYawPitchDist(Degree(0), Degree(15), 250);mTrayMgr-showCursor();/ create an ogre head entity and place it at the origin Entity* ent = mSceneMgr-createEntity(Head, ogrehead.mesh); mSceneMgr-getRootSceneNode()-attachObject(ent);setupParticles(); / setup particlessetupTogglers(); / setup particle togglersvoid setupParticles()ParticleSystem:setDefaultNonVisibleUpdateTimeout(5); / set nonvisible timeoutParticleSystem* ps; / create some nice fireworks and place it at the origin ps = mSceneMgr-createParticleSystem(Fireworks, Examples/Fireworks);mSceneMgr-getRootSceneNode()-attachObject(ps); / create a green nimbus around the ogre head ps = mSceneMgr-createParticleSystem(Nimbus, Examples/GreenyNimbus);mSceneMgr-getRootSceneNode()-attachObject(ps); ps = mSceneMgr-createParticleSystem(Rain, Examples/Rain); / create a rainstorm ps-fastForward(5); / fast-forward the rain so it looks more natural mSceneMgr-getRootSceneNode()-createChildSceneNode(Vector3(0, 1000, 0)-attachObject(ps); / create aureola around ogre head perpendicular to the ground ps = mSceneMgr-createParticleSystem(Aureola, Examples/Aureola); mSceneMgr-getRootSceneNode()-attachObject(ps); / create shared pivot node for spinning the fountains mFountainPivot = mSceneMgr-getRootSceneNode()-createChildSceneNode(); ps = mSceneMgr-createParticleSystem(Fountain1, Examples/PurpleFountain); / create fountain 1 / attach the fountain to a child node of the pivot at a distance and anglemFountainPivot-createChildSceneNode(Vector3(200, -100, 0), Quaternion(Degree(20), Vector3:UNIT_Z)-attachObject(ps); ps = mSceneMgr-createParticleSystem(Fountain2, Examples/Pu