MIDP中嘗試粒子系統

2019-11-18 14:55:16

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供稿：網友

粒子系統在圖形學上的應用十分廣泛。最常見的，是通過控制大量的、具有相似行為的點元素，來描繪自然現象。例如下雨、下雪、火焰、水、霧等等。在家用控制臺或PC上的2D、3D游戲中，粒子特效代替了更為傳統的精靈繪圖，并取得了更靈活多變的視覺效果。但在手機設備上，因為機能和API的諸多限制，對于這一技術的應用并不常見。本文試圖嘗試一下如何在這些設備上實現簡單的例子系統。這僅僅是一次試驗，并不能保證一定能用于你的實際開發。

粒子系統簡介

粒子系統，即粒子群系統。在自然界中，微粒以各種各樣的方式聚集在一起形成，擁有了自身的屬性和運動規律，構成了復雜的世界。對這種微粒的研究過于寬泛，我們僅僅關注微粒系統在圖形學上應用的一小部分應用。一個常見的微粒系統由兩部分組成：微粒群和微粒治理器。微粒包括了一系列的屬性：速度、顏色、貼圖等和一系列的行為。微粒治理器則負責創建微粒群，調用微粒群的行為、以及將微粒群表現出來（顯示）。

MIDP中嘗試粒子系統（圖一）

例子系統常見的應用有：描述群體（一個子彈群）、描述自然現象（下雨、下雪、火焰、水、霧）。此文關注的是后者。

實現粒子系統的成本

實現通用粒子系統的前提：
1，要有足夠的內存空間保存粒子系統本身
2，可以對屏幕上的點進行控制

對于第1條，我的建議是，不要為每一個粒子系統建立類對象，僅僅保存一個多維數組用作描述狀態信息。行為可以抽象到粒子治理器去處理。盡管這樣，當粒子數目很多時其消耗也是非常驚人的。
對于第2條，MIDP2.0提供了對屏幕上的點進行訪問的能力。這一能力是通過Graphics的

void drawRGB(int[] rgbData, int offset, int scanlength, int x, int y, int width, int height, boolean PRocessAlpha)
Renders a series of device-independent RGB+transparency values in a specified region.

方法實現的。此方法不是直接取得對緩沖區的操作能力，而是通過對一個rgbData進行各種操作，然后將它繪畫出來，從而實現點的控制。換句話說，對屏幕的點的控制，轉換為了對數組的控制。不開放對緩沖區的直接操作，優點是：不去限制硬件廠商的實現；缺點是：一旦要對整個屏幕進行像素操作，就不得不開辟一個足夠大的數組，則對普通的手機來說顯得負擔承重。以sek700為例，176*221=38896像素，每個像素一個int（占2Byte），則總共需要77792B約76KB的連續空間。正如后面看到的，大量的例子算法需要使用到Blur技術用于提高畫面效果。此技術需要上次的屏幕的點信息，因此需要兩個76KB的連續空間。這還不算粒子群本身需要的空間。假如僅僅作為屏幕特效，就吃掉兩個76KB的連續空間似乎有些得不償失。另外，標準沒有對數組進行操作的繪圖指令，因此如何對數組進行簡單的畫圓、輸出字符等操作都很棘手。所以可以預見，因為標準API的限制，我們僅能有限的利用粒子系統。

試驗一：模擬瀑布

基本思路：將粒子群的出生地定于一點，隨機產生一個小范圍的水平速度。讓粒子按照自然規律自由落體。在接觸地的時候發生碰撞，產生很小的向上動力（能量衰減）。

MIDP中嘗試粒子系統（圖二） MIDP中嘗試粒子系統（圖三） MIDP中嘗試粒子系統（圖四）

以下是代碼，其中blur是一種簡單的模糊算法，它可以上畫面更見好看，這里使用的是算法是取一個點為其四周四個點的平均值。這個例子使用了調色板技術實現了瀑布由白向藍再向黑的過渡（查表法）。通過這個例子，你可了解到例子系統的基本實現、簡單的物理模型模擬和調色板的使用技巧。在模擬器上運行很慢，但在Nokia3310上有13fps。
public class Waterfall {