粒子系统: 粒子生成

Question

我有一个系统可以从源生成粒子并更新它们的位置。目前，我已经在OpenGL中编写了一个程序，调用我的GenerateParticles(...)和UpdateParticles(...)函数，并显示输出结果。我希望我的系统具备的一项功能是每秒能够生成n个粒子。在我的GenerateParticles(...)和UpdateParticles(...)函数中，我接受两个重要参数：current_time和delta_time。在UpdateParticles(...)函数中，我根据以下公式更新粒子的位置：new_pos = curr_pos + delta_time*particle_vector。我如何使用这些参数和全局变量（或其他机制）来每秒产生n个粒子？

- Myx

Answer 1

你需要小心，简单创建粒子的方式会让你在n值较低时创建分数粒子（可能不是你想要的）。相反，创建一个累加器变量，每帧将其与delta_time值相加。每帧检查它，以确定该帧需要创建多少个粒子，并减去适当的数量：

void GenerateParticles(double delta_time) {
  accumulator += delta_time;
  while (accumulator > 1.0 / particles_per_second) {
    CreateParticle(...);
    accumulator -= 1.0 / particles_per_second;
  }  
}

请确保添加一些限制，以防时间差很大时同时创建大量的粒子。

- Ron Warholic

Answer 2

一个帧发射的粒子数量可以通过以下方式计算：

double n = delta_time * frequency
int i = (int)n;
f = n - i;

基本上，您可以发射 i 粒子。

小数部分f可以累积到以后的帧中。当它累积大于1时，您可以发射整数个粒子：

f_sum += f;
if (f_sum > 1.0) {
    int j = (int)f_sum;
    f_sum -= j;
    i += j;
}

然而，以下是另一种有趣的解决方案，适用于粒子的分数数量。通过使用伪随机数生成器（PRNG），我们可以使用它来确定是否应该发射粒子：

if (f >= r()) // Assumes r() is a PRNG generating a random value in [0, 1) 
    i++;

当频率随时间变化时，这种方法非常有用。它消除了存储额外变量的需要。

此方法的另一个优点是，粒子系统看起来不那么均匀。例如，如果频率为1.5，时间差为1，则使用第一种方法，帧将发出1、2、1、2等粒子序列。第二种方法可以打破这个模式。

此外，您可以使用modf()来提取浮点数的整数和小数部分。

- Milo Yip

Answer 3

你只需要在 GenerateParticles 函数中创建 n * delta_time 个粒子。

- Troubadour

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delta_time通常是小于零的双精度浮点数。假设我不能创建一个粒子的一部分。 - Myx

@Myx：我想你的意思是小于1吧？正如@Ron指出的那样，这并不是问题，尽管累加n * delta_time并将其与1.进行比较更简单、更快... - Troubadour