Three.js入门教程4 - 创建粒子系统动画

techbrood 发表于 2016-03-16 00:07:15

标签: three.js, webgl, particle

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嗨,又见面了。这么说我们已经开始学习Three.js了,如果你还没有看过之前三篇教程,建议你先读完。如果你已经读完前面的教程了,你可能会想做一些关于粒子的东西。让我们直面这个话题吧,每个人都爱粒子效果。不管你是否知道,你可以很轻易地创建它们。 

1.创建一个粒子系统 
Three.js将粒子系统视为一个基本的几何体,因为它就像基本几何体一样,即有形状,又有位置、缩放因子、旋转属性。粒子系统将geometry对象里的每一个点视为一个单独的粒子。为什么这样做?我想基于以下的原因:首先,整个粒子系统地绘制只需要调用一次某个绘制函数,而不是调用上千次;其次,这允许你设定一些全局的参数来影响你的粒子系统内的所有粒子。 

即使是粒子系统被视为一个整体的对象,我们仍然可以为每个粒子单独地着色,因为在绘制粒子系统的过程中,Three.js通过attribute变量colour向着色器传递了每一个顶点的颜色。我在本篇教程里并不准备这样做,如果你想知道这是怎样完成的,你可以去GitHub上看Three.js的例程。 

粒子系统可能还有一种特殊效果需要引起你的注意:Three.js在粒子系统第一次被渲染的时候,会将其数据缓存下来,之后你无法增加或减少系统中的粒子。如果你不希望看到某个粒子,你可以将它的颜色中的alpha值设置为0,但你无法删除它。所以你应当在创建粒子系统的时候,就将所有可能需要显示的粒子考虑进来。 
开始创建一个粒子系统,只需要这么多:

// 创建粒子geometry 
var particleCount = 1800, 
particles = new THREE.Geometry(), 
pMaterial = 
new THREE.ParticleBasicMaterial({ 
color: 0xFFFFFF, 
size: 20 
}); 
// 依次创建单个粒子 
for(var p = 0; p < particleCount; p++) { 
// 粒子范围在-250到250之间 
var pX = Math.random() * 500 - 250, 
pY = Math.random() * 500 - 250, 
pZ = Math.random() * 500 - 250, 
particle = new THREE.Vertex( 
new THREE.Vector3(pX, pY, pZ) 
); 
// 将粒子加入粒子geometry 
particles.vertices.push(particle); 
} 
// 创建粒子系统 
var particleSystem = 
new THREE.ParticleSystem( 
particles, 
pMaterial); 
// 将粒子系统加入场景 
scene.addChild(particleSystem);

如果你运行: 
1.你会发现粒子都是方的 
2.粒子都不动 
我们一个一个来修复。 
2.风格 
我们创建一个粒子基本材质时传入了颜色和尺寸。我们可能想做的是传入一张纹理图片用来显示粒子,而这样就可以很好地控制粒子看上去的样式了。 
你也看到,粒子是以方块形状绘制的,所以我们也应当使用一张方形的纹理图片。为了看上去效果更好,我还会使用加法混合,但是这样做必须保证纹理图片的背景是黑色的而不是透明的。我理解的原因是:现在加法混合和透明材质之间不兼容。但是没关系,最后看上去会很棒。 
我们来更新一下粒子基本材质和粒子系统,加入一些加法混合下透明的粒子。如果你喜欢,你也可以用我的粒子图片。 

// 创建粒子基本材质 
var pMaterial = 
new THREE.ParticleBasicMaterial({ 
color: 0xFFFFFF, 
size: 20, 
map: THREE.ImageUtils.loadTexture( 
"images/particle.png" 
), 
blending: THREE.AdditiveBlending, 
transparent: true 
}); 
// 允许粒子系统对粒子排序,以达到我们想要的效果 
particleSystem.sortParticles = true;

这看上去已经好多了。现在来引入一点物理,让粒子们动起来。 
3.引入物理 
默认情况下,粒子系统在三维空间中不运动,这很好。但我想让他们动起来,而且我要让粒子系统这样运动:让粒子绕着y轴旋转。而且粒子在每个轴的范围都在-250到250之间,所以绕着y轴旋转以为这它们绕着系统地中心旋转。 


我还假定,你已经在某个地方有了帧循环的代码,和我在上一篇关于着色器中的教程中类似。所以这里我们只需这样: 

// 帧循环 
function update() { 
// 增加一点旋转量 
particleSystem.rotation.y += 0.01; 
// 绘制粒子系统 
renderer.render(scene, camera); 
// 设置下一次刷新帧时对update的调用 
requestAnimFrame(update); 
}

现在我们开始定义单个粒子的运动(译者注:之前的旋转是整个粒子系统的运动)。我们来做个简单的雨点效果,这包含一下几步: 
1.给每一个粒子赋一个初始为0的速度 
2.在每一帧中,为每一个粒子赋一个随机的重力加速度 
3.在每一帧中,通过通过加速度更新速度,通过速度更新位置 
4.当一个粒子运动出了视线,重新设置初始位置和速度 
听上去很多,其实代码写起来很少。首先,在创建粒子的过程中,我们为每个粒子增加一个水平速度: 

// 为每个粒子创建一个水平运动速度 
particle.velocity = new THREE.Vector3( 
0, // x 
-Math.random(), // y: 随机数 
0); // z

接下来,在帧缓冲中我们传递每个粒子,并且,当粒子离开屏幕底部需要重置时,重置其位置和速度。 

// 帧循环 
function update() { 
// 增加旋转量 
particleSystem.rotation.y += 0.01; 
var pCount = particleCount; 
while(pCount--) { 
// 获取单个粒子 
var particle = particles.vertices[pCount]; 
// 检查是否需要重置 
if(particle.position.y < -200) { 
particle.position.y = 200; 
particle.velocity.y = 0; 
} 
// 用随机数更新水平速度分量,并根据速度更新位置 
particle.velocity.y -= Math.random() * .1; 
particle.position.addSelf( 
particle.velocity); 
} 
// 告诉粒子系统我们改变了粒子位置 
particleSystem.geometry.__dirtyVertices = true; 
// 画 
renderer.render(scene, camera); 
// 设置下一次调用 
requestAnimFrame(update); 
}

虽然不够震撼,但这个粒子至少展示了如何做。你完全应该自己创建一些美妙的粒子效果,然后让我知道。
这里有个警告你应该知道,在帧循环中,我越雷池了:我在一次循环中遍历了所有粒子,这实际上是种很粗放的方式。如果你的帧循环中做了太多的工作(译者注:注意帧循环的js代码是在cpu中运行的,它不像gpu,能一下子并发出成千上万个简单进程),浏览器就会卡顿,事实上如果你用了requestAnimationFrame,它视图每秒刷新60次。所以还是优化你的代码,在帧循环中做尽量少的事情。 
4.小结 
粒子效果太棒了,是个人都爱粒子效果,而现在你知道如何在Three.js中加入粒子效果了。我希望你能用得顺手,就跟前面一样! 
同样,这里有源码下载。

[TECHBROOD注:你也可以访问我们的在线实例:http://wow.techbrood.com/fiddle/26706]


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