OpenGL实现的烟花粒子系统

本文主要是介绍OpenGL实现的烟花粒子系统，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

    最近在学习OpenGL，看到一个网友写的烟花系统，非常漂亮，自己也实现一下，作为学习的练习。代码分别在VC和Android上实现，稍后我传上去，大家可以下载交流。

    基本原理：

    物理上，粒子首先向上做匀减速直线运动，s = v * t，v = a * t；x、z方向速度是0。到最高点之后，360度均匀炸开成24束小粒子，x、z方向做匀速直线运动，vx = r * sin(radian)，vz = r * cos(radian)；y方向做匀加速直线运动。拖尾的实现原理是每个粒子后面跟一串粒子，就像一只鸡妈妈后面领了大小一队鸡娃娃，粒子娃娃的位置依次是粒子妈妈最近N次运动经过的位置（N表示后面跟的粒子娃娃个数），粒子娃娃的大小分别为：size_baby = size_mother * (1 - (float)n/N)；类似地，粒子娃娃的透明效果：alpha_baby = alpha_mother * (1 - (float)n/N)，很简单，但是实现的尾迹效果不错呢，如果追求更好的效果，可以试试一些递减的非线性函数，比如1 - sin(3.141593f/2*n/N)。

    数据结构：

const int MAX_FIRE = 5;       // 最多5个烟花
const int MAX_PARTICLES = 24; // 每个烟花升空散开的小烟花个数
const int MAX_TAIL = 30;      // 烟花尾迹数typedef struct {float r, g, b;      /* color */float x, y, z;      /* position  */float xs, ys, zs;   /* speed  */float xg, yg, zg;   /* gravity  */boolean up;         /* up or down */
} Particle;typedef struct {Particle particle[MAX_PARTICLES][MAX_TAIL]; // 烟花系统数组float life, fade, rad; // 生命，衰减速度，x-z平面上的运动速度
} Fire;Fire fire[MAX_FIRE];

初始化：

for(int loop = 0; loop < MAX_FIRE; loop++) {resetFire(loop);
}//for loop endvoid resetFire(int loop) {// init positionfloat xtemp = rand()%30 - 15.f;float ytemp = -1*rand()%5 - 15.f;//8.f;float ztemp = -1*rand()%5 - 15.f;//100.f;float speed = rand()%5 + 15.f;fire[loop].life = 1.5f;//1.0f;fire[loop].fade = (float) ((rand()%100)/20000 + 0.002);fire[loop].rad  = rand()%3 + 4.0f;for (int loop1 = 0; loop1 < MAX_PARTICLES; loop1++) {Particle* pat = &fire[loop].particle[loop1][0];//初始颜色pat->r = 1.0f; pat->g = 1.0f; pat->b = 1.0f;//初始位置pat->x = xtemp; pat->y = ytemp; pat->z = ztemp;//初始速度pat->xs = 0.0f; pat->ys = speed; pat->zs = 0.0f;//初始加速度pat->xg = 0.0f; pat->yg = -5.f; pat->zg = 0.0f;pat->up = true;//尾部初始化for(int loop2 = 1; loop2 < MAX_TAIL; loop2++) {pat = &fire[loop].particle[loop1][loop2];pat->x = fire[loop].particle[loop1][0].x;pat->y = fire[loop].particle[loop1][0].y;pat->z = fire[loop].particle[loop1][0].z;} //for loop2 end}//for loop1 end
}

粒子运动和渲染主逻辑：

int DrawGLScene(GLvoid)	{ // Here's Where We Do All The DrawingglClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);		// Clear Screen And Depth BufferglLoadIdentity();		// Reset The ModelView Matrix// 背景颜色随最亮的烟花颜色变化float rgb_max_value = 0.0f;for(int loop = 0; loop < MAX_FIRE; loop++) {float rgb_value = fire[loop].particle[0][0].r + fire[loop].particle[0][0].g + fire[loop].particle[0][0].b;if (rgb_value > rgb_max_value) {rgb_max_value = rgb_value;glColor4f(fire[loop].particle[0][0].r, fire[loop].particle[0][0].g, fire[loop].particle[0][0].b, 1.0f);}}// 画背景图glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[1]);glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);  // Build Quad From A Triangle Stripfloat w = 0.05522847498307933984022516322796f, h = 0.04142135623730950488016887242097f;// h = tan(45.f/2) * 0.1f; w = 640.f/480.f*h;glTexCoord2d(1,1); glVertex3f(w, h, -0.1f); // Top RightglTexCoord2d(0,1); glVertex3f(-w, h, -0.1f); // Top LeftglTexCoord2d(1,0); glVertex3f(w, -h, -0.1f); // Bottom RightglTexCoord2d(0,0); glVertex3f(-w, -h, -0.1f); // Bottom LeftglEnd(); // Done Building Triangle Strip// 画粒子，更新粒子位置和生命glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);for(int loop = 0; loop < MAX_FIRE; loop++) {int color = rand()%12;for (int loop1 = 0; loop1 < MAX_PARTICLES; loop1++) {for(int loop2 = 0; loop2 < MAX_TAIL; loop2++) {float x = fire[loop].particle[loop1][loop2].x;float y = fire[loop].particle[loop1][loop2].y;float z = fire[loop].particle[loop1][loop2].z + zoom;float dt = 1 - (float)loop2/MAX_TAIL;glColor4f(fire[loop].particle[loop1][0].r, fire[loop].particle[loop1][0].g, fire[loop].particle[loop1][0].b, fire[loop].life * dt);float size = 0.5f * dt;glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);   // Build Quad From A Triangle StripglTexCoord2d(1,1); glVertex3f(x+size,y+size,z); // Top RightglTexCoord2d(0,1); glVertex3f(x-size,y+size,z); // Top LeftglTexCoord2d(1,0); glVertex3f(x+size,y-size,z); // Bottom RightglTexCoord2d(0,0); glVertex3f(x-size,y-size,z); // Bottom LeftglEnd(); // Done Building Triangle Strip}// update positionfor(int loop2 = MAX_TAIL-1; loop2 > 0; loop2--) {fire[loop].particle[loop1][loop2].x = fire[loop].particle[loop1][loop2-1].x;fire[loop].particle[loop1][loop2].y = fire[loop].particle[loop1][loop2-1].y;fire[loop].particle[loop1][loop2].z = fire[loop].particle[loop1][loop2-1].z;} //for loop2 endfire[loop].particle[loop1][0].x += fire[loop].particle[loop1][0].xs / (slowdown * 1000);fire[loop].particle[loop1][0].y += fire[loop].particle[loop1][0].ys / (slowdown * 1000);fire[loop].particle[loop1][0].z += fire[loop].particle[loop1][0].zs / (slowdown * 1000);// update y speedfloat yd = fire[loop].particle[loop1][0].yg / (slowdown * 1000);fire[loop].particle[loop1][0].ys += yd;if (fire[loop].particle[loop1][0].up && fire[loop].particle[loop1][0].ys < -yd) {fire[loop].particle[loop1][0].up = false;//int color = rand()%12;fire[loop].particle[loop1][0].r = colors[color][0];fire[loop].particle[loop1][0].g = colors[color][1];fire[loop].particle[loop1][0].b = colors[color][2];// x-z speeddouble radian = 3.14159*loop1*15.0/180.0;fire[loop].particle[loop1][0].xs = (float)(fire[loop].rad*sin(radian));fire[loop].particle[loop1][0].zs = (float)(fire[loop].rad*cos(radian));}if (keys[VK_UP] && fire[loop].particle[loop1][0].yg < 1.5f) {fire[loop].particle[loop1][0].yg += 0.01f;}if (keys[VK_DOWN] && fire[loop].particle[loop1][0].yg > -1.5f) {fire[loop].particle[loop1][0].yg -= 0.01f;}if (keys[VK_LEFT] && fire[loop].particle[loop1][0].xg < 1.5f) {fire[loop].particle[loop1][0].yg += 0.01f;}if (keys[VK_RIGHT] && fire[loop].particle[loop1][0].xg > -1.5f) {fire[loop].particle[loop1][0].yg -= 0.01f;}}fire[loop].life -= fire[loop].fade;if (fire[loop].life < 0) {resetFire(loop);}}if (keys[VK_TAB])	{ // Tab Key Causes A Burstfor (int loop = 0; loop < MAX_FIRE; loop++) {resetFire(loop);}}return TRUE;
}

粒子的生命(life)减少到0时，粒子死亡，用alpha值来表示。

效果图：

   推荐学习：
    1，《OpenGL编程指南》，此书被广大OpenGL学习者称为红宝书，是Khronos小组编写的官方指南，质量和权威性毋庸置疑，但是比较枯燥，大家可以配合NEHE教程学习；
    2，NEHE的OpenGL网络教程（http://nehe.gamedev.net/），这个教程由48个例子组成，作者从建立一个开发框架开始，用例子详细讲解OpenGL，非常值得看。

    代码下载：
    VC平台：http://download.csdn.net/detail/ynnmnm/3894301
    Android平台：http://download.csdn.net/detail/ynnmnm/3724974（android平台的代码是在模拟器上调的，由于模拟器很慢，帧数很低，运行的时候要按向上键减小slowdown，以加快速度，如果拿到手机上运行，可以参考一下vc实现设置的初始y方向速度和加速度，修改一下即可。）

update 1——2014.09.10

程序写完之后，很久没有再回来看了。今天看了我传到csdn下载的资源评价，发现有同学反应几个问题：

VC平台：1. 编译不过；2. 运行报错；3. 运行没有爆炸效果。

我仔细检查了一下，发现主要是64位系统支持的问题，已经修复了。这里说一下修复方法：

1. 编译报错，原因可能是在64位系统，有些静态库默认链接64位的。修改库的路径，强制链接32位库就可以了。比如，在我现在的机器配置下，win8.1 64位+vs2013，因为win8.1 sdk自带了32位和64位的glu32.lib，默认加载64位，所以编译会报错error LNK2019: 无法解析的外部符号 _gluPerspective@32。我把这行代码#pragma comment(lib, "glu32.lib")改为#pragma comment(lib, "C:/Program Files (x86)/Windows Kits/8.1/Lib/winv6.3/um/x86/glu32.lib")就可以了。

2. 运行报错，这个很可能是因为缺少dll库；库文件需要根据32位或64位分别放到相应目录。

我在csdn下载频道放了所有依赖库，但是不是最新的，11年写这篇文章的时候放上去的，但是可以使用。下载链接：http://download.csdn.net/detail/ynnmnm/3759504

lib库推荐放到
..\vs安装目录\VC\lib，比如我的机器上是：D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\lib 或者
..\Windows Kits\Lib\um\x86 or x64，比如我的机器上是：C:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\Lib\winv6.3\um\x86

dll
对于32位机器，一律放到C:\Windows\System32目录下

对于64位机器，32位库放到C:\Windows\SysWOW64目录下，比如
glut.dll --> C:\Windows\System32
glu32.dll/glut32.dll/glew32.dll/glew32mx.dll --> C:\Windows\SysWOW64

3. 运行没有爆炸效果。我仔细检查了代码，发现是因为粒子生命是逐帧减少的，有的机器性能比较好，fps很高，以至于粒子还没开始散落，生命就终结了。定帧或者让生命减少跟时间相关就可以了，比如，可以在fireworks::Initialize()方法中加上FPS::Instance()->fixFps(60);，或者在粒子生命减少的地方乘以当帧经过的时间。亲测ok。

现在，我家里和单位机器都是win8.1 64位+vs2013，按照以上方法修改之后，可以编译通过，完美运行，效果跟上文截图一样。

Android平台：主要反映1. 运行不了；2. 运行没效果。

这个很抱歉，11年写这篇文章的时候我还没android手机，当时在模拟器上运行的，效果跟win32平台的效果一模一样。看看project.properties中的target=3就知道很古老了。只能等以后有空了再修改了。

这篇关于OpenGL实现的烟花粒子系统的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！