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Particle System Overview [粒子系统概述]最早认识Particle System还是从OverClock的主页上（当时叫DirectX Guide，现在已改名为Fractal3D，），当时上面介绍了一个老外研究出来的水波算法。
如果你是搞图形编程的，你就会知道如果用常规的精确算法在电脑上实时模拟水波的形态，几乎可以说是不可能，但是运用这个算法却能在一台配置极差的电脑上实现这一景象，的确是让我感到非常惊讶。
但要知道，越是效率高的代码越是难于理解，一开始，我简直搞不明白为什么简单的几行代码就可以实现这种效果，研究了好几天，这才恍然大悟、茅塞顿开（用释加摩尼的话说是大彻大悟，用马克思的话说是量变引起质变），使我对Particle System有了最初之体验。
其实，老外在80年代初就提出了Particle System的方法（时间？人物？待查...），主要用来解决由大量按一定规则运动（变化）的微小物质组成的大物质在计算机上的生成与显示的问题。
Particle System 的应用相当广泛，大的可以模拟原子弹爆炸，星云演化，小的则可以模拟水波、火焰、烟火、云雾等等，而这些自然现象用常规的图象算法（如调色板动画、动画贴图、基于多边形的渲染、光线跟踪渲染）是很难逼真再现的。
Particle System可以说是一种基于物理模型来解决问题的方法，Imagic认为它的核心不是在于如何显示，而是在于对微小物质模型的规则提取。
比如在水波算法中，能够总结出X0'=(X1+X2+X3+X4)/2-X0这个公式（参见Ripple一文），才是整个算法的精华所在。
只有基于物理模型的方法，才能模拟出随机而逼真的自然景象。
粒子运动（变化）的规则可以很简单也可以很复杂，这取决你所模拟的对象。
举例来说，在对FireWorks （烟火）的模拟中，我们可以让烟火由上百个小的粒子组成，每个粒子都具有以下一些属性及其规则（对各个属性施加不同的规则，就可以获得不同形态的烟火）：∙Coordinate（坐标）在烟火爆炸的时刻，每个粒子都有一个相同的初始坐标，随着时间的推移，粒子的新坐标将由它的旧坐标和加速度来求得∙Velocity（速度）每个粒子都有一个随机产生的初始速度，粒子的新速度由加速度和空气阻尼来求得∙Acceleration（加速度）在烟火中，每个粒子的加速度都等于重力加速度∙Color（颜色）粒子颜色取决于粒子的速度或生命值的大小∙Life（生命值）每个粒子都有一个初始的随机生命值，这个值将随着时间的推移而逐渐减小，直到等于0你会发现，Particle System中的粒子与C++中类的概念有些类似，实际上你完全可以将它当成类来处理，一个粒子就是一个类的实例对象，只不过有时在涉及程序优化的具体细节上，你需要放弃使用类，而使用简单而快速的紧凑代码。
粒子系统原理范文粒子系统是计算机图形学中一项重要的技术，用于模拟粒子的行为和效果。
它可以创建出各种各样的特效，如烟雾、火焰、爆炸物、雨水等，并在电影、游戏和其他视觉场景中广泛应用。
粒子系统的原理基于粒子的属性和行为。
每个粒子由其位置、速度、加速度、寿命、大小、颜色等属性来描述。
通过引入力、透明度、大小变化等效果，可以模拟出各种粒子的行为。
粒子的位置和速度是通过数值积分来计算的。
数值积分是一种数值方法，可以通过当前的位置和速度来预测下一时刻的位置和速度。
一些常用的数值积分方法包括欧拉法、改进的欧拉法和四阶龙格-库塔法。
这些方法可以根据物体的质量、力和它们之间的关系来计算粒子的加速度。
例如，通过引入重力，可以模拟粒子下落的行为。
粒子的寿命和大小常常与时间变化相关。
通过为每个粒子设置一个初始寿命，并在每个时间步长内减小寿命的方式，可以模拟出粒子的衰减效果。
类似地，可以通过改变粒子的大小和颜色来增强粒子的逼真度。
例如，在一片烟雾中，粒子的大小可以随着时间的推移而增大，透明度也逐渐降低，以模拟出真实的烟雾效果。
粒子系统还可以实现一些高级效果，如碰撞检测和相互作用。
通过检测粒子之间的距离和相对速度，可以在它们之间引入碰撞效果。
这可以用于模拟出物体之间的碰撞和弹开的效果。
此外，还可以通过考虑粒子之间的相互作用来模拟场景中的互动行为。
例如，在一个下雨的场景中，粒子之间的相互作用可以导致一些粒子在落地前与其他粒子发生碰撞，从而产生溅起的水花。
为了增加粒子系统的表现力，人们还发展了一些高级技术。
例如，通过引入图像纹理，可以将真实的图片应用到粒子上，以获得更加逼真的效果。
还可以使用物理模拟算法来模拟流体的行为，例如烟雾和火焰。
此外，在游戏开发中，还可以将粒子系统与其他技术结合使用，如光线追踪和阴影计算，以获得更加逼真的视觉效果。
总之，粒子系统是一种通过模拟粒子的行为和效果来生成视觉特效的技术。
它基于粒子的属性和行为，并利用数值积分、寿命变化、碰撞检测和相互作用等原理来实现。
粒子系统原理一、引言粒子系统是计算机图形学中一种常见的技术，用于模拟和渲染许多自然现象，如火焰、烟雾、雨滴等。
本文将介绍粒子系统的原理及其在计算机图形学中的应用。
二、粒子系统的定义粒子系统是一种基于粒子的模拟技术，通过在三维空间中创建和控制大量的小粒子来模拟自然现象。
每个粒子具有一些属性，如位置、速度、质量等，并且可以根据一定的规则进行更新和交互。
三、粒子系统的组成1. 粒子的属性：每个粒子都有一些属性，如位置、速度、质量、颜色等。
这些属性可以根据需要进行调整和修改，以实现不同的效果。
2. 发射器：发射器是用于产生粒子的对象，可以控制粒子的生成位置、速度、方向等。
通过调整发射器的属性，可以改变粒子的发射方式和效果。
3. 力场：力场是粒子系统中的一个重要概念，通过施加力场可以改变粒子的运动轨迹和行为。
常见的力场包括重力、风力、引力等，可以根据需要进行调整。
4. 碰撞检测：粒子系统中的粒子可能会发生碰撞，需要进行碰撞检测和相应的处理。
碰撞检测可以用于模拟粒子之间的相互作用，如碰撞后的反弹、粒子之间的碰撞效果等。
四、粒子系统的原理1. 粒子的更新：粒子系统通过不断更新粒子的属性来模拟粒子的运动。
更新可以根据粒子的当前状态和外部影响进行计算，如根据粒子的速度和时间推导出粒子的位置。
2. 粒子的渲染：粒子系统通常会将粒子渲染成可见的图像，以显示其效果。
渲染可以使用点、线、面等不同的图元来表示粒子，并根据粒子的属性进行着色和光照处理。
3. 粒子的交互：粒子系统中的粒子可以通过各种方式进行交互，如碰撞、吸引、排斥等。
这些交互可以通过力场、碰撞检测等机制来实现，以增加系统的真实感和动态效果。
五、粒子系统的应用粒子系统在计算机图形学中有广泛的应用，常见的应用场景包括：1. 火焰和爆炸效果：通过粒子系统可以模拟火焰和爆炸的效果，包括火花、烟雾、火球等。
2. 水面和海浪效果：通过粒子系统可以模拟水面和海浪的效果，包括波纹、浪花、涌浪等。
粒子系统是衡量一个三维动画软件强弱的重要标准。
Maya 2.5拥有目前世界上最强大的Maya F/X特效软件包，能精确模拟真实世界中存在的各种作用力，比如重力、风力、摩擦等。
而Softimage Extreme 3D 3.8的粒子系统是独立的程序组，有占用系统资源少、渲染效果好等特点，最新的Softimage的超强进阶版本Sumatar更是将粒子系统合并进统一的软件中，更加方便操作。
而3DS Max 3.0的粒子系统基本上和上一个版本（2.5版）没有多大区别，只是加入了粒子系统可以参加动力学计算的功能。
但即便如此，3DS Max 3.0的粒子系统也是足够的强大了。
下面，就笔者认为的最有价值的功能专题介绍。
1．爆炸效果和气泡效果的模拟——PArray。
PArray能够指定一个场景中的物体作为发射器，并能将粒子设为该发射器物体的碎片而且数量可调，这样，就能轻而易举的模拟爆炸效果，其真实程度远远高于其他方法。
用3DS Max 3.0打开光盘目录下的Tut\Tut03下的Blast.max文件，播放动画可以看到爆炸效果，如图1所示。
场景中的PArray指定了火箭物体作为发射器（Emitter），在Particle Type下的Particle Types下选择Object Fragments，并在Object Fragments Controls下选择Number of Chunks，设参数值为100。
这样，爆炸便产生了。
如果将PArray的Particle Type设为普通物体（Standart Particles），也能产生千变万化的效果。
用3DS Max 3.0打开光盘目录下的Tut\Tut03下的Bubbles.max文件，播放动画，如图2所示。
场景中的PArray 指定了Cylinder02物体作为发射器（Emitter），在Particle Type下的Particle Types下选择Standart Particles 并设Standart Particles为Sphere，于是便产生了气泡上升的效果。
粒子系统原理粒子系统几乎是每个引擎中比不可少的部分，它主要用来解决由大量按一定规则运动（变化）的微小物质组成的大物质，在计算机上的生成与显示的问题。
经常使用粒子系统模拟的现象有火、爆炸、烟、水流、火花、落叶、云、雾、雪、尘、流星尾迹或者象发光轨迹这样的抽象视觉效果等等。
如图8-1,8-2他们都是由粒子系统来完成的。
图8-1 SimplePhysicsParticles1.0中的截图图8-2 由粒子系统完成的爆炸等效果通过上面的两幅图我们可以看出，其实粒子系统是一种特效发生器，它可以制造大量的小粒子来达到某种特殊的效果，比如烟雾、火焰或者爆炸。
好的粒子效果甚至比渲染好的动画都出色，正因为如此，当前几乎所有的游戏中都使用了粒子系统。
为了制造真实的粒子效果，粒子发生器必须在不影响帧率的情况下控制成千上万的粒子运动。
简单的粒子系统只允许设置粒子的一些属性，比如生存时间、重力或者颜色；复杂的粒子系统允许为每个粒子的运动函数编写代码。
一些粒子系统也包含了光线生成器来创建光线或者轨迹。
粒子系统基本原理粒子系统是采用大量的、具有一定生命和属性的微小粒子图元作为基本元素来描述不规则的模糊物体。
在粒子系统中，每一个粒子图元均具有：形状、大小、颜色、透明度、运动速度和运动方向、生命周期等属性。
而一个粒子究竟有什么样的属性，主要取决于粒子系统用来模拟什么。
粒子系统是动态变化的，粒子系统的所有属性都是时间t的函数，随着时间的推移，系统中不断有新粒子的加入，旧的粒子死亡，系统中“存活”的粒子其位置及生命值亦随时间变化而变化。
随着虚拟世界时间的流逝，每个粒子都要在虚拟世界经历“产生”、“活动”和“消亡”三个阶段。
一般而言，粒子系统的绘制基本可按照以下步骤进行。
①产生新的粒子加入系统中；②赋予每个粒子一定的属性；③删除超过生命值上限的粒子；④根据粒子属性的动态变化对粒子进行移动和变换；⑤绘制并显示由有生命的粒子组成的图形。
其中第③、④、⑤步循环形成了物体的动态变化过程。
粒子系统3DS MAX系统提供了六种微粒特技系统，分别是：Spray（喷射或飞沫）、Snow（下雪）、Blizzard（暴风雪）、Parray（粒子阵列）、Pcloud（粒子云）和SyperSpary（超级粒子或超级喷射），使用粒子系统可以模仿自然界效果，包括雨雪、泡沫、流水、爆炸、烟花等。
粒子系统在MAX中是一个相对独立的造型系统，在应用粒子系统时，需要结合使用的功能有：（1）在材质方面：一般的材质对粒子系统都适用，在系统中还包括了专用的贴图：A：Particle Age（粒子年龄）：这种贴图类型要和粒子系统一起使用，他可以使粒子在产生时就具有一种颜色，在特定的年龄时会转变为第二种颜色，粒子在消亡之前又转变为第三种颜色，通常用于表现金属火花的颜色逐渐消逝的过程。
B：Particle Mblur（粒子运动模糊）：这种贴图类型也要和粒子系统一起使用，可以使粒子根据速度来改变颜色，常作为Opacity（不透明）贴图使用。
（2）粒子空间扭曲工具：重力、爆炸、风、马达、推进器、路径追随、导向球、导向物体、导向板、等等；（3）模糊处理：运动的粒子系统常常需要进行模糊处理，可以对粒子使用Object Blur（对象模糊）和Scene Blur（场景模糊）。
（4）可以Video Post特技效果指定给粒子系统，使粒子产生发光、闪烁等效果。
第一节Snow（下雪）“雪花“粒子能够翻转地穿过空间，使用雪花粒子来创建雪花、五彩碎纸、气泡等效果。
其各项参数的意义为：（1）Particles（粒子控制）栏：Viewport Count（视图显示数量）：设置在视图中显示粒子的数量；Render Count（渲染数量）：设置最后渲染时，可以同时出现在一帧中的粒子的最大数量；Flake Size（雪片大小）：设置每个粒子颗粒的大小；Speed（速度）：设置粒子流发射的速度，如果没有应用粒子空间扭曲，发射速度将保持匀速不变；Variation（变化）：影响粒子颗粒的初速度和方向，值越大，粒子喷射得越猛烈，喷洒范围也越大；Tumble（翻滚）：雪片随即旋转的数量，数值范围从0到1，值为0时，雪片不旋转；值为1时旋转最大；Flakes、Dots、Ticks（雪花状、圆点、十字）：设置粒子颗粒在视图中显示的形状。
