Question

使用本文算法实现基于GPU的粒子系统： http://www.gamasutra.com/view/feature/130535/building_a_millionparticle_system.php?print=1

我无法理解两件事：

为什么使用堆栈或堆来存储可用的粒子索引？ 如果粒子在时间t死亡，那么它将在时间t + 1从零开始。有一个参数N来控制屏幕上的粒子数量。如果我可以重复使用所有粒子，为什么我要关注所有可用粒子的索引，甚至用堆来存储它？
要更新速度和位置，它说，＆＃34;实际模拟是在片段着色器中实现的。通过渲染屏幕大小的四边形，为渲染目标的每个像素执行着色器....＆＃34;如果我想将粒子绘制为点，我是否需要将四边形更改为点？ 为什么选择四合一？如何为积分画画？

。

Answer 1

术语“粒子已死”是一个术语，仅描述粒子的语义死亡。从GPU的角度来看，所有粒子都是一直存在的，所有粒子都会在每帧中计算出来。（或者至少，将处理粒子0到N，但即使是死亡的粒子也是如此）。

一旦CPU“检测到”，粒子就死了（例如它的年龄是5秒左右），就需要记住该粒子的索引，以便新粒子可以重复使用该粒子索引。这可以通过许多不同的方式完成，两种显而易见的方式是堆栈或堆。

如果粒子的最大年龄不同，则只需要存储这些死粒子指数的特殊数据结构。如果它们没有区别，您可以只实现一个环形缓冲区。但大多数情况下，您将使用此粒子引擎处理各种粒子，并且这些粒子可能具有可变的实时值。然后你需要那些数据结构。
该算法使用片段着色器进行速度计算。它从一个纹理（包含x / y / z坐标而不是r / g / b颜色信息）读取数据并写入不同的纹理（也包含x / y / z坐标而不是r / g / b颜色信息）），使用源和目标纹理之间的1：1映射，并将整个源纹理渲染到目标纹理。这与稍后将在步骤6. Render Particles中呈现的实际粒子无关。

或换句话说：“屏幕大小的四边形”在这里实际上是一个错误的术语，它应该是“纹理大小的四边形”，因为在这一点上，根本没有任何东西被绘制到屏幕上。目标纹理（即将保存新位置信息的纹理）是屏幕。

/再次编辑：

好的，也许改写文件：

您有struct：

struct color {
    float r, g, b;
};

和一些#define s：

#define vector color
#define x r
#define y g
#define z b

你的粒子有几个阵列：

#define NP 1024 * 1024
struct vector particle_pos[2][NP];
struct vector particle_vel[2][NP];
uint32_t particle_birth_tick[NP];

// Double buffering - gonne have to remember, where
// we read from and where we write to:
struct vector * particle_pos_r = particle_pos[0];
struct vector * particle_pos_w = particle_pos[1];
struct vector * particle_vel_r = particle_vel[0];
struct vector * particle_vel_w = particle_vel[1];

现在：

流程生死

#define TTL 5 * 25 // 5 seconds * 25 simulation steps per second.
for (size_t i = 0; i < NP; ++i) {
    if (particle_birth_tick[i] + TTL == current_tick) {
        particle_pos_r[i].x = somewhere behind viewer;
        particle_pos_r[i].y = somewhere behind viewer;
        particle_pos_r[i].z = somewhere behind viewer;
        particle_vel_r[i].x = 0;
        particle_vel_r[i].y = 0;
        particle_vel_r[i].z = 0;
        free_list.add(i);
    }
}
void add_particle(struct vector p, struct vector v) {
    size_t i = free_list.pop_any();
    particle_pos_r[i] = p;
    particle_vel_r[i] = v;
}

更新速度

for (size_t i = 0; i < 1024 * 1024; ++i) {
    particle_vel_w[i].x = do_calculations(particle_vel_r[i].x)
    particle_vel_w[i].y = do_calculations(particle_vel_r[i].y)
    particle_vel_w[i].z = do_calculations(particle_vel_r[i].z)
}
swap(particle_vel_r, particle_vel_w);

更新职位

for (size_t i = 0; i < 1024 * 1024; ++i) {
    particle_pos_w[i].x = particle_pos_r[i].x + particle_vel_r[i].x;
    particle_pos_w[i].y = particle_pos_r[i].y + particle_vel_r[i].y;
    particle_pos_w[i].z = particle_pos_r[i].z + particle_vel_r[i].z;
}
swap(particle_pos_r, particle_pos_w);

Alpha混合排序

sort a bit...

将纹理数据传输到顶点数据

copy the pos texture into a vbo

渲染粒子

actually draw particles

这里有趣的一点是，步骤2-5都只发生在GPU上（步骤1发生在GPU和CPU上）。因此术语“渲染”。因为2和3中的循环只是将“纹理”particle_vel_r和/或particle_pos_r“渲染”到“帧缓冲区”particle_vel_w或particle_pos_w完全填充框架缓冲区“屏幕大小的四边形”与源纹理。

通过渲染四边形来更新粒子系统的速度和位置

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