粒子系统更新器详解

粒子系统中,更新器是负责更新粒子参数的关键组件。它们确保粒子能够动态地响应各种物理和视觉效果。本文将深入探讨更新器的概念、实现方式以及如何通过优化来提高性能。

更新器的基本概念

更新器遵循单一职责原则(SRP),仅用于更新粒子的参数,并最终决定粒子是否存活。可以进一步创建“杀手”更新器来销毁粒子,但这可能会过于复杂。更新器的核心功能是:

  • 接收时间增量(delta time)和所有粒子数据。
  • 遍历存活的粒子并执行更新操作。

更新器的类定义如下:

class ParticleUpdater { public: ParticleUpdater() { } virtual ~ParticleUpdater() { } virtual void update(double dt, ParticleData *p) = 0; };

更新器的实现

以欧拉更新器(EulerUpdater)为例,它根据全局加速度更新粒子的位置、速度和加速度。以下是其实现代码:

class EulerUpdater : public ParticleUpdater { public: glm::vec4 m_globalAcceleration{0.0f}; public: virtual void update(double dt, ParticleData *p) override; }; void EulerUpdater::update(double dt, ParticleData *p) { const glm::vec4 globalA{ dt * m_globalAcceleration.x, dt * m_globalAcceleration.y, dt * m_globalAcceleration.z, 0.0 }; const float localDT = (float)dt; const unsigned int endId = p->m_countAlive; for (size_t i = 0; i < endId; ++i) p->m_acc[i] += globalA; for (size_t i = 0; i < endId; ++i) p->m_vel[i] += localDT * p->m_acc[i]; for (size_t i = 0; i < endId; ++i) p->m_pos[i] += localDT * p->m_vel[i]; }

更新器的组合使用

通过组合不同的更新器,可以创建出复杂的粒子效果。例如,为了实现“地面效果”,可以使用以下代码:

auto timeUpdater = std::make_shared(); m_system->addUpdater(timeUpdater); auto colorUpdater = std::make_shared(); m_system->addUpdater(colorUpdater); m_eulerUpdater = std::make_shared(); m_eulerUpdater->m_globalAcceleration = glm::vec4{0.0, -15.0, 0.0, 0.0}; m_system->addUpdater(m_eulerUpdater); m_floorUpdater = std::make_shared(); m_system->addUpdater(m_floorUpdater);

缓存使用与性能优化

使用结构化对象阵列(SOA)容器可以提高缓存的使用效率。例如,ColorUpdater只使用三个数组:currentColor、startColor和endColor。这样,处理器缓存将只填充这三个数组,从而提高性能。

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