使用OpenGL（JOGL）的java良好的3D爆炸和粒子效果？

Question

我一直想写一段时间了。。。作为大学的一个项目，我（和一个朋友）写了一个游戏，需要很好的爆炸&；粒子效应。我们遇到了一些问题，我们很优雅地解决了这些问题（我想），我想分享一下这些知识

那么，我们找到了这个教程：Make a Particle Explosion Effect，它似乎很容易用Java和JOGL实现。在回答本教程的具体实现方式之前，我将解释渲染是如何完成的：

摄像机：只是一个orthonormal basis，这基本上意味着它包含3个标准化正交向量，以及代表摄像机位置的第4个向量。渲染是使用gluLookAt完成的：

glu.gluLookAt(cam.getPosition().getX(), cam.getPosition().getY(), cam.getPosition().getZ(), 
              cam.getZ_Vector().getX(), cam.getZ_Vector().getY(), cam.getZ_Vector().getZ(), 
              cam.getY_Vector().getX(), cam.getY_Vector().getY(), cam.getY_Vector().getZ());

这样相机的z矢量实际上就是目标，y矢量就是“向上”矢量，位置也是。。。这个职位

那么（如果用提问的方式），如何实现良好的粒子效果呢

附言：所有的代码样本和游戏中的截图（答案和问题）都是从游戏中获取的，游戏在这里托管：Astroid Shooter

Answer 1

好的，那么，让我们看看我们首先是如何实现粒子的：我们有一个抽象类Sprite，它代表一个粒子：

protected void draw(GLAutoDrawable gLDrawable) {
    // each sprite has a different blending function.
    changeBlendingFunc(gLDrawable);

    // getting the quad as an array of length 4, containing vectors
    Vector[] bb = getQuadBillboard();
    GL gl = gLDrawable.getGL();

    // getting the texture
    getTexture().bind();

    // getting the colors
    float[] rgba = getRGBA();
    gl.glColor4f(rgba[0],rgba[1],rgba[2],rgba[3]);

    //draw the sprite on the computed quad
    gl.glBegin(GL.GL_QUADS);
    gl.glTexCoord2f(0.0f, 0.0f); gl.glVertex3d(bb[0].x, bb[0].y, bb[0].z);
    gl.glTexCoord2f(1.0f, 0.0f); gl.glVertex3d(bb[1].x, bb[1].y, bb[1].z);
    gl.glTexCoord2f(1.0f, 1.0f); gl.glVertex3d(bb[2].x, bb[2].y, bb[2].z);
    gl.glTexCoord2f(0.0f, 1.0f); gl.glVertex3d(bb[3].x, bb[3].y, bb[3].z);
    gl.glEnd();
}

我们已经知道，这里的大多数方法调用都是可以理解的，这并不奇怪。渲染非常简单。在display方法中，我们首先绘制所有不透明对象，然后，我们获取所有Sprite并对它们进行排序（与摄影机的平方距离），然后绘制粒子，以便首先绘制离摄影机更远的粒子。但我们必须深入研究的真正问题是方法getQuadBillboard。我们可以理解，每个粒子必须“坐”在一个垂直于相机位置的平面上，如下所示： 计算这样一个垂直平面的方法并不难：

1. 从摄影机位置对粒子位置进行子结构，以获得垂直于平面的向量，并对其进行规格化，以便将其用作平面的法线。现在，平面由法线和位置紧密定义，我们现在有了（粒子位置是平面经过的点）

2. 通过规范化相机Y向量在平面上的投影，计算四边形的“高度”。你可以通过计算得到投影向量：H = cam.Y - normal * (cam.Y dot normal)

3. 通过计算W = H cross normal

4. 返回4个点/向量：{position+H+W,position+H-W,position-H-W,position-H+W}

但并不是所有的精灵都是这样，有些是不垂直的。例如，冲击波环精灵或飞溅的火花/烟雾轨迹： 所以每个精灵都必须给自己独特的“广告牌”。顺便说一句，烟迹的计算；飞精灵火花也是一个挑战。我们创建了另一个抽象类，我们称之为：LineSprite。我将跳过这里的解释，您可以在这里看到代码：^{}

第一次尝试很好，但出现了意想不到的问题。下面是一个说明问题的屏幕截图： 如你所见，这些精灵彼此相交，所以如果我们看两个相交的精灵，第一个精灵的一部分在第二个精灵后面，另一部分在第二个精灵前面，这导致了一些奇怪的渲染，其中相交的线条是可见的。请注意，即使我们禁用了glDepthMask，在渲染粒子时，结果仍然会显示相交线，因为每个精灵中发生的混合不同。所以我们必须设法使精灵不相交。我们的想法真的很酷

你知道这些真的很酷吗？ 以下是一张强调这一理念的图片：

我们认为这个想法可以在我们的游戏中实现，这样精灵就不会相互交叉。下面是一张图片来说明这个想法：

基本上，我们让所有精灵都在平行平面上，所以不会发生相交。而且它没有影响可见的数据，因为它保持不变。从其他角度来看，它看起来会被拉伸，但从相机的角度来看，它仍然看起来很棒。因此，对于实施：

当获得代表四块广告牌的4个向量以及粒子的位置时，我们需要输出一组新的4个向量，代表原始的四块广告牌。如何做到这一点的想法在这里得到了很好的解释：Intersection of a plane and a line。我们有由摄像机位置定义的“线”，以及4个向量中的每一个。我们有平面，因为我们可以使用我们的相机Z向量作为法线，以及粒子的位置。此外，用于排序精灵的比较函数中会有一个小的变化。它现在应该使用齐次矩阵，这是由我们的相机正交基定义的，实际上，计算和计算一样简单：cam.getZ_Vector().getX()*pos.getX() + cam.getZ_Vector().getY()*pos.getY() + cam.getZ_Vector().getZ()*pos.getZ();。我们应该注意的另一件事是，如果一个粒子超出了相机的视角，即在相机后面，我们会这样做我不想看到它，尤其是我们不想计算它的投影（可能会导致一些非常奇怪和迷幻的效果…）。 剩下的就是最后的^{} class

结果非常好：

希望对你有所帮助，希望你能对这篇“文章”（或游戏：}发表评论，你可以随心所欲地探索、使用它……）