MIDP中尝试粒子系统

MIDP中尝试粒子系统副标题：作者：favoyang 文章来源：本站原创点击数：619 更新时间：2005-10-16粒子系统在图形学上的应用十分广泛。

最常见的，是通过控制大量的、具有相似行为的点元素，来描绘自然现象。

例如下雨、下雪、火焰、水、雾等等。

在家用控制台或PC上的2D、3D游戏中，粒子特效代替了更为传统的精灵绘图，并取得了更灵活多变的视觉效果。

但在手机设备上，因为机能和API的诸多限制，对于这一技术的应用并不常见。

本文试图尝试一下如何在这些设备上实现简单的例子系统。

这仅仅是一次试验，并不能保证一定能用于你的实际开发。

粒子系统简介粒子系统，即粒子群系统。

在自然界中，微粒以各种各样的方式聚集在一起形成，拥有了自身的属性和运动规律，构成了复杂的世界。

对这种微粒的研究过于宽泛，我们仅仅关注微粒系统在图形学上应用的一小部分应用。

一个常见的微粒系统由两部分组成：微粒群和微粒管理器。

微粒包括了一系列的属性：速度、颜色、贴图等和一系列的行为。

微粒管理器则负责创建微粒群，调用微粒群的行为、以及将微粒群表现出来（显示）。

例子系统常见的应用有：描述群体（一个子弹群）、描述自然现象（下雨、下雪、火焰、水、雾）。

此文关注的是后者。

实现粒子系统的成本实现通用粒子系统的前提：1，要有足够的内存空间保存粒子系统本身2，可以对屏幕上的点进行控制对于第1条，我的建议是，不要为每一个粒子系统建立类对象，仅仅保存一个多维数组用作描述状态信息。

行为可以抽象到粒子管理器去处理。

尽管这样，当粒子数目很多时其消耗也是非常惊人的。

对于第2条，MIDP2.0提供了对屏幕上的点进行访问的能力。

这一能力是通过Graphics的void drawRGB(int[] rgbData, int offset, int scanlength, int x, int y, int width, int height, boolean process Alpha)Renders a series of device-independent RGB+transparency values in a specified region.方法实现的。

此方法不是直接取得对缓冲区的操作能力，而是通过对一个rgbData进行各种操作，然后将它绘画出来，从而实现点的控制。

换句话说，对屏幕的点的控制，转换为了对数组的控制。

不开放对缓冲区的直接操作，优点是：不去限制硬件厂商的实现；缺点是：一旦要对整个屏幕进行像素操作，就不得不开辟一个足够大的数组，则对普通的手机来说显得负担承重。

以sek700为例，176*221=38896像素，每个像素一个int（占2Byte），则总共需要77792B约76KB的连续空间。

正如后面看到的，大量的例子算法需要使用到Blur技术用于提高画面效果。

此技术需要上次的屏幕的点信息，因此需要两个76KB的连续空间。

这还不算粒子群本身需要的空间。

如果仅仅作为屏幕特效，就吃掉两个76KB的连续空间似乎有些得不偿失。

另外，标准没有对数组进行操作的绘图指令，因此如何对数组进行简单的画圆、输出字符等操作都很棘手。

所以可以预见，因为标准API的限制，我们仅能有限的利用粒子系统。

试验一：模拟瀑布基本思路：将粒子群的出生地定于一点，随机产生一个小范围的水平速度。

让粒子按照自然规律自由落体。

在接触地的时候发生碰撞，产生很小的向上动力（能量衰减）。

以下是代码，其中blur是一种简单的模糊算法，它可以上画面更见好看，这里使用的是算法是取一个点为其周围四个点的平均值。

这个例子使用了调色板技术实现了瀑布由白向蓝再向黑的过渡（查表法）。

通过这个例子，你可了解到例子系统的基本实现、简单的物理模型模拟和调色板的使用技巧。

在模拟器上运行很慢，但在Nokia3310上有13fps。

public class Waterfall {public static final int X = 0;public static final int Y = 1;public static final int VX = 2;public static final int VY = 3;public static final int XACC = 4;public static final int YACC = 5;public static final int LIFE = 6;public static final int DECAY = 7;int[][] particle;private int max;private int last;public Palette pal;/** [...][X] :x-coordinates, [...][Y] :y-coordinates, [...][VX] :x-velocity, * [...][VY] :y-velocity, [...][XACC] :x-acceleration,* [...][YACC]:y-acceleration, [...][LIFE] :life cycle, [...][DECAY] :decay *//****/public Waterfall(int max) {this.max = max;particle = new int[max][8];pal = new Palette();initPal();}private void initPal() {//初始化调色板for (int i = 0; i < pal.data.length; i++) {//black-->blue-->white pal.setColor(i, i >= 128 ? (i - 128) * 2 : 0, i, i * 2 >= 255 ? 255 : i * 2);}// for(int i=0;i<64;i++)// pal.setColor(i,i,i/3,0);// for(int i=64;i<192;i++)// pal.setColor(i,63,21+(i-64)/3,0);// for(int i=192;i<256;i++)// pal.setColor(i,63,63,(i-192)*4);}public void init(int x, int y, int high) {//初始化for (int i = 0; i < max; i++) {particle[i][LIFE] = 0;//kill all particle first}refreshState(x, y);last = (y + high) << 10;}public void refreshState(int x, int y) {//更新int xx = x << 10;int yy = y << 10;for (int i = 0; i < max; i++) {if (particle[i][LIFE] <= 0) {particle[i][X] = xx;particle[i][Y] = yy;particle[i][VX] = CoreUtilities.rand(500, 500);particle[i][VY] = CoreUtilities.rand(500, 1500);particle[i][XACC] = 0;particle[i][YACC] = 50;particle[i][LIFE] = 1000;particle[i][DECAY] = CoreUtilities.rand(0, 125);}}}public void move() {//移动for (int i = 0; i < max; i++) {if (particle[i][LIFE] > 0) {particle[i][X] += particle[i][VX];particle[i][Y] += particle[i][VY];// particle[i][VX]+=particle[i][XACC];//not need this time particle[i][VY] += particle[i][YACC];particle[i][LIFE] -= particle[i][DECAY];}if (particle[i][Y] > last) {// System.out.println("before: "+particle[i][VY]);// particle[i][VY] = -particle[i][VY];// particle[i][DECAY]+=50;particle[i][LIFE] -= 500;//模拟能量衰减// particle[i][VY] += 3500;//manual speed-downparticle[i][VY] = CoreUtilities.rand(-1000,400);//模拟能量衰减// System.out.println("after "+particle[i][VY]);// particle[i][VX] ;// particle[i][LIFE] = 0;// System.out.println("particle[i][LIFE]: "+particle[i][LIFE]); }}public void paint(byte[] buffer, int scanlength) {//绘画int i = 0;int col = 0, row = 0;int lastrow = buffer.length / scanlength - 1;int lastcol = scanlength - 1;try {for (i = 0; i < max; i++) {col = particle[i][X] >> 10;row = particle[i][Y] >> 10;if(row > lastrow||row<0||col<0||col>lastcol)continue;buffer[scanlength * (row > lastrow ? lastrow : row)+ (col > lastcol ? lastcol : col)] = 127;}} catch (Exception e) {System.out.println(e);System.out.println("particle[i][X] : " + particle[i][X]);System.out.println("particle[i][Y] : " + particle[i][Y]);System.out.println("particle[i][X]>>10 : " + (particle[i][X] >>10));System.out.println("particle[i][Y]>>10 : " + (particle[i][Y] >>10));System.out.println("scanlength * (row > lastrow ? lastrow : row)+ (col > la stcol ? lastcol : col) :"+ (scanlength * (row > lastrow ? lastrow : row)+ (col > lastcol ? lastcol : col)));}public void blur(byte[] inBuffer, byte[] outBuffer, int scanlength) {//模糊算法int k = scanlength;int backheight = inBuffer.length / scanlength;for (int i = 1; i < backheight - 1; i++) {for (int j = 0; j < scanlength; j++) {outBuffer[k] = (byte) ((inBuffer[k - 1] + inBuffer[k + 1]+ inBuffer[k - scanlength] + inBuffer[k + scanlength]) >> 2);// if (outBuffer[k] > -126)// outBuffer[k] -= 2;// else// outBuffer[k] = -128;k++;}}// for (k = 0; k < scanlength; k++) {// outBuffer[k] = inBuffer[k];// }// for (k = (backheight - 1) * scanlength; k < inBuffer.length; k++) {// outBuffer[k] = inBuffer[k];// }}public String toString() {//调试信息StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < max; i++) {sb.append(particle[i][X] + " " + particle[i][Y] + " "+ particle[i][VX] + " " + particle[i][VY] + " "+ particle[i][XACC] + " " + particle[i][YACC] + " "+ particle[i][LIFE] + " " + particle[i][DECAY] + "\n");}return sb.toString();}}试验二：模拟定点火有了上面的基础，我们这次就驾轻就熟了。