OpenSceneGraph实现的NeHe OpenGL教程 - 第十九课_附录1

• 简介

在第十九课中我们使用NeHe教程中的方式实现了一个简单的粒子效果，在osg中也提供了一个专门处理粒子系统的库---osgParticle，下面我们就用osgParticle库来实现同样的效果。

• 实现

在具体实现之前，我们先了解一下osgParticle，osgParticle的粒子系统主要的模块包括如下部分：

• ParticleSystem粒子系统类，继承自osg::Drawable可绘制对象，用来管理粒子的绘制，它包含一个Particle的数组，Particle可以理解为很多粒子中其中的一个。

ParticleSystem利用粒子的模板来产生大量的粒子

• Particle类，刚才已经解释了，Particle可以看做ParticleSystem的一个模板，ParticleSystem依据它产生大量的粒子
• Emitter类：它包含三个部分（一个组合类）：即Shooter(发射器：发射出粒子的速度和方向)，Counter(计数器：每帧发射多少粒子)以及Placer(放置器：决定粒子初始位置在哪儿)
• Program类：Program类里面包含一个Operator类的数组，用来存放一系列的操作，在对粒子进行渲染之前、渲染中以及渲染后都可以进行一些设置，包括粒子的方方面面(颜色、位置、生命、加速度等等)，非常的灵活。我们需要自定义粒子的一些操作实际上是继承Operator类并重写里面的operator函数来完成粒子的一些自定义操作

粒子系统的基本操作过程可以参考osg示例解析之osgParticle，里面对粒子系统的设置过程进行了说明。

同样我们还是需要定义粒子结构体用来更新数据：

[cpp] view plain copy

 

1. struct Particle  
2. {  
3.     bool active;    
4.     float life;  
5.     float fade;  
6.     float r;          
7.     float g;  
8.     float b;  
9.     float x;  
10.     float y;  
11.     float z;  
12.     float xi;      
13.     float yi;      
14.     float zi;  
15.     float xg;  
16.     float yg;  
17.     float zg;  
18. };  

设置particles的初始值与之前的代码一样

[cpp] view plain copy

 

1. for (int i=0;  i<MaxParticles; i++)  
2. {  
3.     particles[i].active=true;  
4.     particles[i].life=1.0f;  
5.     particles[i].fade=float(rand()%100)/1000.0f+0.003f;   
6.     particles[i].r=colors[int(i*(12.0/MaxParticles))][0];  
7.     particles[i].g=colors[int(i*(12.0/MaxParticles))][1];  
8.     particles[i].b=colors[int(i*(12.0/MaxParticles))][2];  
9.     particles[i].xi=float((rand()%50)-26.0f)*10.0f;  
10.     particles[i].yi=float((rand()%50)-25.0f)*10.0f;  
11.     particles[i].zi=float((rand()%50)-25.0f)*10.0f;  
12.     particles[i].xg=0.0f;     
13.     particles[i].yg=-0.8f;  
14.     particles[i].zg=0.0f;     
15. }  

因为我们需要控制粒子的整个运行过程(产生的1000个粒子需要一直让我们来操作，这些粒子不会增加也不会减少，因此我把粒子的生命设置为永远"存活"，并且当粒子数量达到1000个之后，就不在发射粒子(Counter设置为0))，这与osgParticle示例中的方式不一样，osgParticle会一直产生粒子。

[cpp] view plain copy

 

1. //设置粒子模板  
2. osgParticle::Particle particleTemplate;  
3. particleTemplate.setShape(osgParticle::Particle::QUAD_TRIANGLESTRIP);  
4. //负值表示粒子永远不会"死亡"  
5. particleTemplate.setLifeTime(-1);  
6. particleTemplate.setPosition(osg::Vec3(0.0, 0.0, 0.0));  
7. particleTemplate.setRadius(1.0f);  

[cpp] view plain copy

 

1. //设置粒子系统的光照，纹理等(与普通的Drawable设置一样)  
2. osgParticle::ParticleSystem *particleSystem = new osgParticle::ParticleSystem();  
3. particleSystem->setDefaultAttributes("Data/Particle.bmp", false, false);  
4. osg::BlendFunc *blendFunc = new osg::BlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE);  
5. particleSystem->getOrCreateStateSet()->setAttributeAndModes(blendFunc,osg::StateAttribute::ON);  
6. particleSystem->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_DEPTH_TEST, osg::StateAttribute::OFF);  
7. particleSystem->setDefaultParticleTemplate(particleTemplate);  

设置Emitter的各个参数：

[cpp] view plain copy

 

1. osgParticle::ModularEmitter *emitter = new osgParticle::ModularEmitter;  
2. emitter->setParticleSystem(particleSystem);  
3.   
4. osgParticle::PointPlacer *placer = new osgParticle::PointPlacer;  
5. placer->setCenter(0, 0, 0);  
6. emitter->setPlacer(placer);  
7.   
8. osgParticle::RandomRateCounter *counter = new osgParticle::RandomRateCounter;  
9. counter->setRateRange(1000, 1000);  
10. emitter->setCounter(counter);  
11. g_counter = counter; //为了设置1000个粒子之后停止发射  
12.   
13. osgParticle::RadialShooter *shooter = new osgParticle::RadialShooter;  
14. emitter->setShooter(shooter);  

设置Program来定义自定义的操作

[cpp] view plain copy

 

1. osgParticle::ModularProgram *program = new osgParticle::ModularProgram;  
2. program->setParticleSystem(particleSystem);  
3.   
4. ColorOption *co = new ColorOption;  
5. program->addOperator(co);  

在ColorOption中完成了对所有粒子的位置和颜色的更新：（更新方式使用NeHe教程中的方式）

[cpp] view plain copy

 

1. void beginOperate(osgParticle::Program *pro)  

最后把粒子系统添加到一个Group节点中并设置到场景里面：

[cpp] view plain copy

 

1. osg::Geode *particleGeode = new osg::Geode;  
2. particleGeode->addDrawable(particleSystem);  
3.   
4. osg::Group *particleEffect = new osg::Group;  
5. particleEffect->addChild(emitter);  
6. particleEffect->addChild(particleGeode);  
7. particleEffect->addChild(program);  
8. particleEffect->addChild(psu);  

当场景中的粒子数量到达1000之后，停止产生新的粒子：

[cpp] view plain copy

 

1. osgParticle::ParticleSystem *ps = pro->getParticleSystem();  
2. if (ps->numParticles() >= MaxParticles)  
3. {  
4.     g_counter->setRateRange(0,0);  
5. }  

键盘的交互部分和第十九课中的代码类似，详细部分参看本课的完整代码。

编译运行程序：

附：本课源码(源码中可能存在错误和不足，仅供参考)

[cpp] view plain copy

 

1. #include "../osgNeHe.h"  
2.   
3. #include <QtCore/QTimer>  
4. #include <QtGui/QApplication>  
5. #include <QtGui/QVBoxLayout>  
6.   
7. #include <osgViewer/Viewer>  
8. #include <osgDB/ReadFile>  
9. #include <osgQt/GraphicsWindowQt>  
10.   
11. #include <osg/MatrixTransform>  
12. #include <osg/BlendFunc>  
13.   
14. // osgParticle Related Header Files  
15. #include <osgParticle/Particle>  
16. #include <osgParticle/ParticleSystem>  
17. #include <osgParticle/ParticleSystemUpdater>  
18. #include <osgParticle/ModularEmitter>  
19. #include <osgParticle/ModularProgram>  
20. #include <osgParticle/RandomRateCounter>  
21. #include <osgParticle/PointPlacer>  
22. #include <osgParticle/SectorPlacer>  
23. #include <osgParticle/RadialShooter>  
24. #include <osgParticle/AccelOperator>  
25. #include <osgParticle/FluidFrictionOperator>  
26.   
27.   
28. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
29. //  
30. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
31. const int MaxParticles = 1000;  
32. float slowdown = 2.0f;  
33. float xspeed;  
34. float yspeed;  
35. float zoom = -40.0f;  
36. GLuint delay;  
37. int col;  
38. bool g_restart = false;  
39.   
40. struct Particle  
41. {  
42.     bool active;    
43.     float life;  
44.     float fade;  
45.     float r;          
46.     float g;  
47.     float b;  
48.     float x;  
49.     float y;  
50.     float z;  
51.     float xi;      
52.     float yi;      
53.     float zi;  
54.     float xg;  
55.     float yg;  
56.     float zg;  
57. };  
58.   
59. Particle particles[MaxParticles];  
60.   
61. static GLfloat colors[12][4] =  
62. {  
63.     {1.0f,0.5f,0.5f, 1.0f},{1.0f,0.75f,0.5f, 1.0f},{1.0f,1.0f,0.5f, 1.0f},{0.75f,1.0f,0.5f, 1.0f},  
64.     {0.5f,1.0f,0.5f, 1.0f},{0.5f,1.0f,0.75f, 1.0f},{0.5f,1.0f,1.0f, 1.0f},{0.5f,0.75f,1.0f, 1.0f},  
65.     {0.5f,0.5f,1.0f, 1.0f},{0.75f,0.5f,1.0f,1.0f},{1.0f,0.5f,1.0f, 1.0f},{1.0f,0.5f,0.75f, 1.0f}  
66. };  
67.   
68.   
69.   
70. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
71.   
72. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
73. //Particle Manipulator  
74. class ParticleEventHandler : public osgGA::GUIEventHandler  
75. {  
76.   
77. public:  
78.     ParticleEventHandler(){}  
79.   
80.     virtual bool handle(const osgGA::GUIEventAdapter& ea, osgGA::GUIActionAdapter& aa)  
81.     {  
82.         osgViewer::Viewer *viewer = dynamic_cast<osgViewer::Viewer*>(&aa);  
83.         if (!viewer)  
84.             return false;  
85.         if (!viewer->getSceneData())  
86.             return false;  
87.         if (ea.getHandled())   
88.             return false;  
89.   
90.         switch(ea.getEventType())  
91.         {  
92.         case(osgGA::GUIEventAdapter::KEYDOWN):  
93.             {  
94.                 if (ea.getKey()== osgGA::GUIEventAdapter::KEY_Tab)  
95.                 {     
96.                     g_restart = true;  
97.                 }  
98.   
99.                 if (ea.getKey()== osgGA::GUIEventAdapter::KEY_Up)  
100.                 {  
101.                     if ((yspeed<200))   
102.                         yspeed+=1.0f;             
103.                 }  
104.   
105.                 if (ea.getKey()== osgGA::GUIEventAdapter::KEY_Down)  
106.                 {  
107.                     if ((yspeed>-200))   
108.                         yspeed-=1.0f;  
109.                 }  
110.   
111.                 if (ea.getKey()== osgGA::GUIEventAdapter::KEY_Left)  
112.                 {  
113.                     if ((xspeed>-200))   
114.                         xspeed-=1.0f;  
115.                 }  
116.   
117.                 if (ea.getKey()== osgGA::GUIEventAdapter::KEY_Right)  
118.                 {  
119.                     if ((xspeed<200))   
120.                         xspeed+=1.0f;  
121.                 }  
122.             }  
123.         default: break;  
124.         }  
125.         return false;  
126.     }  
127. };  
128.   
129.   
130. class ViewerWidget : public QWidget, public osgViewer::Viewer  
131. {  
132. public:  
133.     ViewerWidget(osg::Node *scene = NULL)  
134.     {  
135.         QWidget* renderWidget = getRenderWidget( createGraphicsWindow(0,0,100,100), scene);  
136.   
137.         QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout;  
138.         layout->addWidget(renderWidget);  
139.         layout->setContentsMargins(0, 0, 0, 1);  
140.         setLayout( layout );  
141.   
142.         connect( &_timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(update()) );  
143.         _timer.start( 10 );  
144.     }  
145.   
146.     QWidget* getRenderWidget( osgQt::GraphicsWindowQt* gw, osg::Node* scene )  
147.     {  
148.         osg::Camera* camera = this->getCamera();  
149.         camera->setGraphicsContext( gw );  
150.   
151.         const osg::GraphicsContext::Traits* traits = gw->getTraits();  
152.   
153.         camera->setClearColor( osg::Vec4(0.0, 0.0, 0.0, 0.0) );  
154.         camera->setViewport( new osg::Viewport(0, 0, traits->width, traits->height) );  
155.         camera->setProjectionMatrixAsPerspective(45.0f, static_cast<double>(traits->width)/static_cast<double>(traits->height), 0.1f, 100.0f );  
156.         camera->setViewMatrixAsLookAt(osg::Vec3d(0, 0, 1), osg::Vec3d(0, 0, 0), osg::Vec3d(0, 1, 0));  
157.   
158.         this->setSceneData( scene );  
159.         addEventHandler(new ParticleEventHandler);  
160.   
161.         return gw->getGLWidget();  
162.     }  
163.   
164.     osgQt::GraphicsWindowQt* createGraphicsWindow( int x, int y, int w, int h, const std::string& name="", bool windowDecoration=false )  
165.     {  
166.         osg::DisplaySettings* ds = osg::DisplaySettings::instance().get();  
167.         osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::Traits> traits = new osg::GraphicsContext::Traits;  
168.         traits->windowName = name;  
169.         traits->windowDecoration = windowDecoration;  
170.         traits->x = x;  
171.         traits->y = y;  
172.         traits->width = w;  
173.         traits->height = h;  
174.         traits->doubleBuffer = true;  
175.         traits->alpha = ds->getMinimumNumAlphaBits();  
176.         traits->stencil = ds->getMinimumNumStencilBits();  
177.         traits->sampleBuffers = ds->getMultiSamples();  
178.         traits->samples = ds->getNumMultiSamples();  
179.   
180.         return new osgQt::GraphicsWindowQt(traits.get());  
181.     }  
182.   
183.     virtual void paintEvent( QPaintEvent* event )  
184.     {   
185.         frame();   
186.     }  
187.   
188. protected:  
189.   
190.     QTimer _timer;  
191. };  
192.   
193. osgParticle::RandomRateCounter *g_counter = NULL;  
194. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
195.   
196. class ColorOption : public osgParticle::Operator  
197. {  
198. public:  
199.     ColorOption()   
200.         : osgParticle::Operator(){}  
201.   
202.     ColorOption(const ColorOption &copy, const osg::CopyOp &copyop = osg::CopyOp::SHALLOW_COPY)  
203.         : osgParticle::Operator(copy, copyop){}  
204.   
205.     META_Object(osgParticle, ColorOption);  
206.   
207.     void beginOperate(osgParticle::Program *pro)  
208.     {  
209.         osgParticle::ParticleSystem *ps = pro->getParticleSystem();  
210.         if(!ps)  
211.             return;  
212.   
213.         if (ps->numParticles() >= MaxParticles)  
214.         {  
215.             g_counter->setRateRange(0,0);  
216.         }  
217.         //如果按下Tab键  
218.         if (g_restart) {  
219.             osgParticle::ParticleSystem *ps = pro->getParticleSystem();  
220.             if (!ps)  
221.                 return;  
222.               
223.             for (unsigned i = 0; i < ps->numParticles(); ++i)  
224.             {  
225.                 particles[i].x=0.0f;  
226.                 particles[i].y=0.0f;  
227.                 particles[i].z=0.0f;  
228.                 particles[i].xi=float((rand()%50)-26.0f)*10.0f;  
229.                 particles[i].yi=float((rand()%50)-25.0f)*10.0f;  
230.                 particles[i].zi=float((rand()%50)-25.0f)*10.0f;  
231.             }  
232.   
233.             g_restart = false;  
234.         } else {  
235.   
236.             for (int i = 0; i < ps->numParticles(); ++i)  
237.             {  
238.                 float x=particles[i].x;   
239.                 float y=particles[i].y;  
240.                 float z=particles[i].z+zoom;  
241.                 ps->getParticle(i)->setPosition(osg::Vec3(x,y,z));  
242.                 osg::Vec4 color(particles[i].r,particles[i].g,particles[i].b,particles[i].life);  
243.                 ps->getParticle(i)->setColorRange(osgParticle::rangev4(color, color));  
244.   
245.                 particles[i].x+=particles[i].xi/(slowdown*1000);  
246.                 particles[i].y+=particles[i].yi/(slowdown*1000);  
247.                 particles[i].z+=particles[i].zi/(slowdown*1000);  
248.   
249.                 particles[i].xi+=particles[i].xg;  
250.                 particles[i].yi+=particles[i].yg;  
251.                 particles[i].zi+=particles[i].zg;  
252.                 particles[i].life-=particles[i].fade;  
253.   
254.                 if (particles[i].life<0.0f)  
255.                 {  
256.                     particles[i].life=1.0f;  
257.                     particles[i].fade=float(rand()%100)/1000.0f+0.003f;   
258.                     particles[i].x=0.0f;  
259.                     particles[i].y=0.0f;  
260.                     particles[i].z=0.0f;  
261.                     particles[i].xi=xspeed+float((rand()%60)-32.0f);  
262.                     particles[i].yi=yspeed+float((rand()%60)-30.0f);  
263.                     particles[i].zi=float((rand()%60)-30.0f);  
264.                     particles[i].r=colors[col][0];  
265.                     particles[i].g=colors[col][1];  
266.                     particles[i].b=colors[col][2];  
267.                 }  
268.             }  
269.         }  
270.     }  
271.   
272.     void operate (osgParticle::Particle *P, double dt)  
273.     {  
274.           
275.     }  
276. };  
277.   
278.   
279. osg::Node*  buildScene()  
280. {  
281.   
282.     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
283.     for (int i=0;  i<MaxParticles; i++)  
284.     {  
285.         particles[i].active=true;  
286.         particles[i].life=1.0f;  
287.         particles[i].fade=float(rand()%100)/1000.0f+0.003f;   
288.         particles[i].r=colors[int(i*(12.0/MaxParticles))][0];  
289.         particles[i].g=colors[int(i*(12.0/MaxParticles))][1];  
290.         particles[i].b=colors[int(i*(12.0/MaxParticles))][2];  
291.         particles[i].xi=float((rand()%50)-26.0f)*10.0f;  
292.         particles[i].yi=float((rand()%50)-25.0f)*10.0f;  
293.         particles[i].zi=float((rand()%50)-25.0f)*10.0f;  
294.         particles[i].xg=0.0f;     
295.         particles[i].yg=-0.8f;  
296.         particles[i].zg=0.0f;     
297.     }  
298.   
299.     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
300.   
301.     //设置粒子模板  
302.     osgParticle::Particle particleTemplate;  
303.     particleTemplate.setShape(osgParticle::Particle::QUAD_TRIANGLESTRIP);  
304.     //负值表示粒子永远不会"死亡"  
305.     particleTemplate.setLifeTime(-1);  
306.     particleTemplate.setPosition(osg::Vec3(0.0, 0.0, 0.0));  
307.     particleTemplate.setRadius(1.0f);  
308.       
309.     //设置粒子系统  
310.     osgParticle::ParticleSystem *particleSystem = new osgParticle::ParticleSystem();  
311.     particleSystem->setDefaultAttributes("Data/Particle.bmp", false, false);  
312.     osg::BlendFunc *blendFunc = new osg::BlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE);  
313.     particleSystem->getOrCreateStateSet()->setAttributeAndModes(blendFunc,osg::StateAttribute::ON);  
314.     particleSystem->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_DEPTH_TEST, osg::StateAttribute::OFF);  
315.     particleSystem->setDefaultParticleTemplate(particleTemplate);  
316.       
317.     osgParticle::ModularEmitter *emitter = new osgParticle::ModularEmitter;  
318.     emitter->setParticleSystem(particleSystem);  
319.   
320.     osgParticle::PointPlacer *placer = new osgParticle::PointPlacer;  
321.     placer->setCenter(0, 0, 0);  
322.     emitter->setPlacer(placer);  
323.       
324.     osgParticle::RandomRateCounter *counter = new osgParticle::RandomRateCounter;  
325.     counter->setRateRange(1000, 1000);  
326.     emitter->setCounter(counter);  
327.     g_counter = counter;  
328.   
329.     osgParticle::RadialShooter *shooter = new osgParticle::RadialShooter;  
330.     emitter->setShooter(shooter);  
331.   
332.     osgParticle::ModularProgram *program = new osgParticle::ModularProgram;  
333.     program->setParticleSystem(particleSystem);  
334.   
335.     ColorOption *co = new ColorOption;  
336.     program->addOperator(co);  
337.   
338.     osgParticle::ParticleSystemUpdater *psu = new osgParticle::ParticleSystemUpdater;  
339.     psu->addParticleSystem(particleSystem);  
340.   
341.     osg::Geode *particleGeode = new osg::Geode;  
342.     particleGeode->addDrawable(particleSystem);  
343.   
344.     osg::Group *particleEffect = new osg::Group;  
345.     particleEffect->addChild(emitter);  
346.     particleEffect->addChild(particleGeode);  
347.     particleEffect->addChild(program);  
348.     particleEffect->addChild(psu);  
349.   
350.     osg::Group *root = new osg::Group;  
351.     root->addChild(particleEffect);  
352.   
353.     return root;  
354. }  
355.   
356.   
357.   
358. int main( int argc, char** argv )  
359. {  
360.     QApplication app(argc, argv);  
361.     ViewerWidget* viewWidget = new ViewerWidget(buildScene());  
362.     viewWidget->setGeometry( 100, 100, 640, 480 );  
363.     viewWidget->show();  
364.     return app.exec();  
365. }