Question

我写了一个粒子系统小程序;目前我正在创建，并分别绘制每个粒子。（这是代码）

BufferedImage backbuffer;
Graphics2D g2d;

public void init(){
    backbuffer = new BufferedImage(WIDTH,HEIGHT,BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
    g2d = backbuffer.createGraphics();
    setSize(WIDTH, HEIGHT);

    //creates the particles
    for (int i = 0; i < AMOUNTPARTICLES; i++) {
        prtl[i] = new particleO();
        prtl[i].setX(rand.nextInt(STARTX));
        prtl[i].setY(rand.nextInt(STARTY));
        prtl[i].setVel(rand.nextInt(MAXSPEED)+1);
        prtl[i].setFAngle(Math.toRadians(rand.nextInt(ANGLESPREAD)));

        }

    //other code
}



    public void update(Graphics g) {        

    g2d.setTransform(identity);

    //set background
    g2d.setPaint(BGCOLOUR);
    g2d.fillRect(0,0,getSize().width,getSize().height);
    drawp();
    paint(g);           
    }


public void drawp() {

    for (int n = 0; n < AMOUNTPARTICLES; n++) {

    if (prtl[n].getAlive()==true){
            g2d.setTransform(identity);
            g2d.translate(prtl[n].getX(), prtl[n].getY());
            g2d.setColor(prtl[n].getColor());

            g2d.fill(prtl[n].getShape());


            }
    }

}

它的表现还不错，我可以得到~40FPS的20,000粒子（虽然，我有一台不错的笔记本电脑）。但是在我添加了碰撞检测（见下文）后，这个数字急剧下降到2000以下，

public void particleUpdate(){
 for (int i = 0; i < AMOUNTPARTICLES; i++) {
        //other update code (posx, posy, angle etc etc)

          for (int j = 0; j < AMOUNTPARTICLES; j++) {

                if (i!=j && prtl[j].getAlive()==true){

                     if(hasCollided(i, j)){
                        prtl[i].setcolor(Color.BLACK);
                        prtl[j].setcolor(Color.BLACK);
     }
            }
  }

public boolean hasCollided(int prt1, int prt2){

        double dx = prtl[prt1].getX() - prtl[prt2].getX();
        double dy = prtl[prt1].getY() - prtl[prt2].getY();
        int edges =  prtl[prt1].getRadius() + prtl[prt2].getRadius();

        double distance = Math.sqrt( (dx*dx) + (dy*dy) );
        return (distance <= edges);


    }

我已经搜索了一些更好的方法来将粒子绘制到屏幕上，但这些例子要么让我困惑，要么不适用。

我正在做一大堆计算（太多）。但我想不出另一种做法，欢迎提出建议。

Answer 1

首先，添加类似碰撞检测的东西总会占用大量内存。但是，让我们来看看你的碰撞检测算法

public void particleUpdate(){
 for (int i = 0; i < AMOUNTPARTICLES; i++) {
        //other update code (posx, posy, angle etc etc)

          for (int j = 0; j < AMOUNTPARTICLES; j++) {

                if (i!=j && prtl[j].getAlive()==true){

                     if(hasCollided(i, j)){
                        prtl[i].setcolor(Color.BLACK);
                        prtl[j].setcolor(Color.BLACK);
                }
            }
  }

让我们假装只有2个粒子，1和2.您将按顺序检查 1,1 1,2 2,1 2,2

事实是，在这种情况下，你只需要检查1对2。如果1次点击2，则2也会达到1.因此，请更改先前测试的for循环跳过，以及相同的数字。

public void particleUpdate(){
 for (int i = 0; i < AMOUNTPARTICLES; i++) {
        //other update code (posx, posy, angle etc etc)

          for (int j = i+1; j < AMOUNTPARTICLES; j++) {

我注意到的另一件事是你做了sqrt操作，但只是比较看起来像静态数字。如果你删除它，并将其与平方数进行比较，你将获得很大的改进，尤其是你做了很多的事情。

    double distance_squared = ( (dx*dx) + (dy*dy) );
    return (distance <= edges*edges);

继续寻找这样的改进。然后你可能会仔细查看其他选项，比如使用不同的类，线程等，这些都可以改善系统。但请确保您可以首先优化代码。这是我将尝试的其他事项的列表，大致按顺序。

在我进入视野后，检查粒子i是否还活着，然后再计算其他任何东西。
快速通过这些对，甚至还要费心去检查它们是否接近。一种简单的方法是在进行sqrt操作之前先检测它们是否在x和y维度内。在做复杂的测试之前，一定要先做最便宜的测试。
查看您的代码，看看您是否真的使用了所有计算出的值，或者是否能够以某种方式减少操作次数。
也许您可以使用宽笔划定期聚类图像，然后仅细化通过初始聚类一段时间的对象，然后执行广泛的聚类算法。
你可以解决碰撞检测问题。但是，如果要执行此操作，则应该仅检查检查是否存在冲突，并在完成所有这些线程后更新视图上的对象。
研究替代架构，这可能会加速一些。

Answer 2

绘制是一个复杂的过程，并且可以由于多种原因触发绘制请求，操作系统可能希望窗口更新，重绘管理器可能想要重绘，程序员可能想要重新绘制。

更新paint进程中的粒子是个坏主意。您要做的是在单独的缓冲区中的单独线程中更新粒子。当你准备好了，请求负责绘制缓冲区的组件执行重绘，传递缓冲区的新副本以重新绘制（你不想在开始更新到屏幕的缓冲区上绘画，你'最终会弄脏油漆。）

很难从您的代码中看出来，但看起来您正在使用java.awt.Applet，个人而言，我会升级到javax.swing.JApplet。

我将这幅画移到java.swing.JPanel。 Swing组件提供双缓冲（以及其他缓冲策略）。此面板的唯一工作是在粒子引擎具有新帧时为屏幕绘制缓冲区。

粒子引擎负责更新所有粒子并将这些结果绘制到后备缓冲区（BufferedImage），然后将其传递给面板，面板将制作副本并安排更新。 / p>

摆动不是安全的。也就是说，您不应该从事件调度线程以外的任何线程更改UI。为此，您可能希望通过Concurrency in Swing读取解决方案，以将屏幕外缓冲区重新同步到客户端。

Answer 3

你正在检查所有粒子碰撞的所有粒子，这是一个非常复杂的，n ^ 2的顺序（2,000粒子意味着4,000,000种组合，每帧）。

问题不是java而是算法。必须有更好的选择，但首先你可以减少比较;如果您有最大速度S并且世界中的时间增加T，则使用T * S获得可能与您正在考虑的粒子碰撞的粒子的最大距离D.将搜索范围减少到距离等于或小于该距离的粒子。也许更容易将搜索限制在以粒子为中心的正方形中的高度/宽度D（这将包括一些太远的粒子，但会使检查更容易）。

此外，在您的代码中，您正在检查P1与P2以及P2与P1的冲突是否相同，这是一种可以轻松避免的冗余。

有效地绘制大量粒子

3 个答案: