cocos2d-x 粒子系统介绍

一、粒子系统的介绍

粒子系统最早出现在 20 世纪 80 年代，主要用于解决大量按一定规则运动（变化）的微小物质在计算机上的生成和显示问题。Particle System（粒子系统）的应用极为广泛，大到可以模拟原子弹爆炸、星云变化等宏观场景，小到能够模拟水波、火焰、烟火、云雾等自然现象。而这些自然现象用常规的图形算法很难逼真地再现。

Particle System 是一种基于物理模型的问题解决方法，其核心不在于如何显示，而在于对微小物质模型规则的提取。

粒子运动（变化）的规则可简单可复杂，这取决于所模拟的对象。以模拟 FireWorks（烟火）为例，我们可以让烟火由上百个小粒子组成，每个粒子具有以下属性及规则（对各个属性施加不同规则，可获得不同形态的烟火）：

• Coordinate（坐标）：在烟火爆炸时刻，每个粒子有相同的初始坐标。随着时间推移，粒子的新坐标由其旧坐标和加速度求得。
• Velocity（速度）：每个粒子有随机产生的初始速度，新速度由加速度和空气阻尼求得。
• Acceleration（加速度）：在烟火中，每个粒子的加速度等于重力加速度。
• Color（颜色）：粒子颜色取决于粒子的速度或生命值大小。
• Life（生命值）：每个粒子有初始的随机生命值，该值随时间逐渐减小，直至为 0。

可以发现，Particle System 中的粒子与 C++ 中类的概念类似，实际上可将其当作类来处理，一个粒子就是一个类的实例对象。不过，在涉及程序优化的具体细节时，可能需要放弃使用类，而采用简单快速的紧凑代码。

Particle System 在处理大量单独粒子的运动（变化）时非常有用，但在需要考虑粒子间相互作用的场合，由于计算量呈粒子数量的指数级增长，它就显得力不从心了。例如，模拟有相互引力作用下的大量星体运动、大量粒子的相互碰撞等情况。

二、粒子系统的生命周期

粒子系统的生命周期主要包括以下几个阶段：

1. 获取粒子：从粒子池中获取一个粒子。
2. 发射粒子：计算并赋予粒子初始属性后，将其发射出去。
3. 刷新属性：在粒子飞行过程中，不断刷新以修正其属性。
4. 回收粒子：粒子死亡后，回归粒子池。

三、粒子相关属性

Variance 浮动值：表示随机上下浮动的修正值，实际值由原始值与浮动值组成。例如，Lifespan = 5，Lifespan Variance = 1，那么随机出来的结果就是 4 到 6。

四、发射器相关属性

发射器有两种类型：

• 重力发射器：用于实现在重力条件下的粒子运动。
• 放射发射器：用于实现在无重力下的粒子运动。

五、纹理 Texture

如果没有贴图，所有粒子将是单调的色块。粒子的贴图没有具体限制，可以是灰度图，也可以是具体的图片，但尺寸要小于 64x64 像素。

六、Cocos2d-x 实现 Particle System

在 Cocos2d-x 中，有以下三种实现粒子系统的方法：

第一种方法

CCParticleSystem* m_emitter;
m_emitter = CCParticleFireworks::node();
m_emitter->retain();
this->addChild(m_emitter, 10);
m_emitter->setTexture( CCTextureCache::sharedTextureCache()->addImage("image.png") );
m_emitter->setPosition(ccp(489,320));

第二种方法

CCParticleSystem* m_emitter;
m_emitter = new CCParticleSystemQuad();
m_emitter->initWithTotalParticles(50);
this->addChild(m_emitter, 10);
m_emitter->setTexture( CCTextureCache::sharedTextureCache()->addImage(s_stars1) );
m_emitter->setDuration(-1);

// gravity
m_emitter->setGravity(CCPointZero);

// angle
m_emitter->setAngle(90);
m_emitter->setAngleVar(360);

// speed of particles
m_emitter->setSpeed(160);
m_emitter->setSpeedVar(20);

// radial
m_emitter->setRadialAccel(-120);
m_emitter->setRadialAccelVar(0);

// tagential
m_emitter->setTangentialAccel(30);
m_emitter->setTangentialAccelVar(0);

// emitter position
m_emitter->setPosition( CCPointMake(160,240) );
m_emitter->setPosVar(CCPointZero);

// life of particles
m_emitter->setLife(4);
m_emitter->setLifeVar(1);

// spin of particles
m_emitter->setStartSpin(0);
m_emitter->setStartSizeVar(0);
m_emitter->setEndSpin(0);
m_emitter->setEndSpinVar(0);

// color of particles
ccColor4F startColor = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f};
m_emitter->setStartColor(startColor);

ccColor4F startColorVar = {0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f};
m_emitter->setStartColorVar(startColorVar);

ccColor4F endColor = {0.1f, 0.1f, 0.1f, 0.2f};
m_emitter->setEndColor(endColor);

ccColor4F endColorVar = {0.1f, 0.1f, 0.1f, 0.2f};
m_emitter->setEndColorVar(endColorVar);

// size, in pixels
m_emitter->setStartSize(80.0f);
m_emitter->setStartSizeVar(40.0f);
m_emitter->setEndSize(kParticleStartSizeEqualToEndSize);

// emits per second
m_emitter->setEmissionRate(m_emitter->getTotalParticles()/m_emitter->getLife());

// additive
m_emitter->setIsBlendAdditive(true);

第三种方法

CCParticleSystemQuad *system = new CCParticleSystemQuad();
system->initWithFile("Images/SpinningPeas.plist"); // plist 文件可以通过例子编辑器获得
system->setTextureWithRect(CCTextureCache::sharedTextureCache()->addImage("Images/particles.png"), CCRectMake(0,0,32,32));
addChild(system, 10);
system->setPosition(...); // 原代码此处未完整设置位置