[粒子特效]osg的自带粒子系统osgParticle::ParticleSystem

osgParticle示例简单的演示了在osg中使用粒子系统的效果，用到了osgParticle库中的相关类，在osgParticle中主要有：

（以下部分材料摘取自osg向场景中添加osgParticle粒子效果一文，Google了一下未找到原创作者，贴出转载地址，在此谢过原创作者~）

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

粒子系统（osgParticle::ParticleSystem）- 维护并管理一系列粒子的生成，更新，渲染和销毁。粒子系统类继承自Drawable类。粒子的渲染控制因此与其它Drawable对象的渲染类似：控制其渲染属性StateAttribute即可。OSG提供了一个方便的函数以允许用户控制三个常用的渲染状态属性。方法setDefaultAttributes可以用于指定材质（或者指定为NULL以禁用材质），允许/禁止附加的图像融合，允许/禁止光照。

粒子（osgParticle::Particle）- 粒子系统的基本单元。粒子类同时具有物理属性和图像属性。它的形状可以是任意的点（POINT），四边形（QUAD），四边形带（QUAD_TRIPSTRIP），六角形（HEXAGON）或者线（LINE）。每个粒子都有自己的生命周期。生命周期也就是每个粒子可以存活的秒数。（生命周期为负数的粒子可以存活无限长时间）所有的粒子都具有大小（SIZE），ALPHA值和颜色（COLOR）属性。每一组粒子都可以指定其最大和最小值。为了便于粒子生命周期的管理，粒子系统通过改变生命周期的最大和最小值来控制单个粒子的渲染。（根据已经消耗的时间，在最小和最大值之间进行线性插值）
程序员也可以自行指定最小到最大值的插值方法。

放置器（osgParticle::Placer）- 设置粒子的初始位置。用户可以使用预定义的放置器或者定义自己的放置器。已定义的放置器包括：点放置器PointPlacer（所有的粒子从同一点出生），扇面放置器SectorPlacer（所有的粒子从一个指定中心点，半径范围和角度范围的扇面出生），以及多段放置器MultiSegmentPlacer（用户指定一系列的点，粒子沿着这些点定义的线段出生）。

发射器（osgParticle::Shooter）- 指定粒子的初始速度。RadialShooter类允许用户指定一个速度范围（米/秒）以及弧度值表示的方向。方向由两个角度指定：theta角 - 与Z轴夹角，phi角 - 与XY平面夹角。

计数器（osgParticle::Counter）- 控制每一帧产生的粒子数。RandomRateCounter类允许用户指定每帧产生粒子的最大和最小数目。

标准放射极（osgParticle::ModularEmitter）- 一个标准放射极包括一个计数器，一个放置器和一个发射器。它为用户控制粒子系统中多个元素提供了一个标准机制。

粒子系统更新器（osgParticle::ParticleSystemUpdater）- 用于自动更新粒子。将其置于场景中时，它会在拣选遍历中调用所有“存活”粒子的更新方法。

标准编程器（osgParticle::ModularProgram）- 在单个粒子的生命周期中，用户可以使用ModularProgram实例控制粒子的位置。ModularProgram需要与Operator对象组合使用。

计算器（osgParticle::Operator）- 提供了控制粒子在其生命周期中的运动特性的方法。用户可以改变现有Operator类实例的参数，或者定义自己的Operator类。OSG提供的Operator类包括：AccelOperator（应用常加速度），AngularAccelOperator（应用常角加速度），FluidFrictionOperator（基于指定密度和粘性的流体运动进行计算），以及ForceOperator（应用常力）。

接下来看代码：

首先代码中创建了一个Operator的子类，用来模拟涡流的效果，这个操作类会被添加到Program中从而对粒子系统中的每一个粒子产生作用：

    void operate(osgParticle::Particle *P, double dt)
    {
        float l = xf_axis_ * (P->getPosition() - xf_center_);
        osg::Vec3 lc = xf_center_ + xf_axis_ * l;
        osg::Vec3 R = P->getPosition() - lc;
        osg::Vec3 v = (R ^ xf_axis_) * P->getMassInv() * intensity_;
 
        osg::Vec3 newpos = P->getPosition() + v * dt;
        P->setPosition(newpos);
    }

由于Operator是一个纯虚类，子类必须要重载它的operator方法。此外子类也可以重载beginOperator方法，实现在操作粒子之前完成一些准备工作。

下面我们看看create_simple_particle_system这个函数，它完整演示了最简单的创建粒子效果的步骤：

    //首先创建粒子系统对象
	osgParticle::ParticleSystem *ps = new osgParticle::ParticleSystem;
    ps->setDefaultAttributes("", true, false);
   //设置Emitter的参数(设置发射数量)
    osgParticle::ModularEmitter *emitter = new osgParticle::ModularEmitter;
    emitter->setParticleSystem(ps);
    osgParticle::RandomRateCounter *rrc =
        static_cast<osgParticle::RandomRateCounter *>(emitter->getCounter());
    rrc->setRateRange(20, 30);
    root->addChild(emitter);
   //将离子系统添加到叶节点
    osg::Geode *geode = new osg::Geode;
    geode->addDrawable(ps);
    root->addChild(geode);

在create_complex_particle_system中只是设置了更多的参数，同时添加了一个作用于粒子系统的Program，并在里面添加了很多的operator，整个设置过程还是一样的

   //设置Emitter更多的参数
    osgParticle::ModularEmitter *emitter = new osgParticle::ModularEmitter;
    emitter->setParticleSystem(ps);
 
    osgParticle::RandomRateCounter *counter = new osgParticle::RandomRateCounter;
    counter->setRateRange(60, 60);
    emitter->setCounter(counter);
 
    osgParticle::SectorPlacer *placer = new osgParticle::SectorPlacer;
    placer->setCenter(8, 0, 10);
    placer->setRadiusRange(2.5, 5);
    placer->setPhiRange(0, 2 * osg::PI);
    emitter->setPlacer(placer);
 
    osgParticle::RadialShooter *shooter = new osgParticle::RadialShooter;
    shooter->setInitialSpeedRange(0, 0);
    emitter->setShooter(shooter);
 
    root->addChild(emitter);
 
	//添加Operator到Program之中
    osgParticle::ModularProgram *program = new osgParticle::ModularProgram;
    program->setParticleSystem(ps);
 
    osgParticle::AccelOperator *op1 = new osgParticle::AccelOperator;
    op1->setToGravity();
    program->addOperator(op1);
 
    VortexOperator *op2 = new VortexOperator;
    op2->setCenter(osg::Vec3(8, 0, 0));
    program->addOperator(op2);
 
    osgParticle::FluidFrictionOperator *op3 = new osgParticle::FluidFrictionOperator;
    op3->setFluidToAir();
    program->addOperator(op3);
 
    root->addChild(program);
 
    osg::Geode *geode = new osg::Geode;
    geode->addDrawable(ps);
 
    root->addChild(geode);

create_animated_particle_system创建了一个切换纹理的粒子效果动画：

这样粒子的纹理会在这些纹理切片之中不停地进行切换：

	//设置纹理所使用的纹理切片
    pexplosion.setTextureTileRange(8, 8, 0, 15);
    psmoke.setTextureTileRange(8, 8, 32, 45);

其他部分的设置与上面一致。

最后一个步骤，我们需要将这些粒子系统添加到一个Updater之中，由Updater再场景的拣选遍历中更新粒子系统

    osgParticle::ParticleSystem *ps1 = create_simple_particle_system(root);
    osgParticle::ParticleSystem *ps2 = create_complex_particle_system(root);
    osgParticle::ParticleSystem *ps3 = create_animated_particle_system(root);
 
    osgParticle::ParticleSystemUpdater *psu = new osgParticle::ParticleSystemUpdater;
    psu->addParticleSystem(ps1);
    psu->addParticleSystem(ps2);
    psu->addParticleSystem(ps3);
 
    root->addChild(psu);

/************************************************************************************************/

粒子

OSG中使用osgParticle::Particle这个类，来表示粒子。
而本例子中，使用的是默认的粒子，所以没出现粒子。
如果要产生自定义的粒子，则要自己定义一个Particle对象，然后将这个Particle对象设置为粒子产生器的模板。
这是通过函数Emitter::setParticleTemplate来实现的。

粒子产生

OSG中粒子的产生，使用的是一个叫做粒子发射器(Emiter)的东东。使用的类叫做osgParticle::Emitter。
这个粒子发射器，不停地产生新的粒子，每个粒子都从粒子产生器的初始位置发出，
然后以一定的初始发射角度和初始发射速度向外发出。
这里使用的是OSG自己内置的一个标准发射器osgParticle::ModularEmitter。

粒子管理

粒子发射器，不停地发射粒子，这些发射出来的粒子，如何管理呢？
这是通过粒子系统来进行的。
对应的类叫osgParticle::ParticleSystem。
粒子发射器，发射出来粒子后，交个粒子系统，就不用操心了。
这个转交的过程，是用过emitter->setParticleSystem(ps)实现的。

粒子显示

由于粒子系统本身，只负责管理粒子，并不负责显示粒子，所以，还需要一个东西，将粒子显示出来。
OSG中是通过osg::Geode将粒子系统显示出来。
然后通过geode->addDrawable(ps)将粒子系统与Geode结合起来。

粒子更新

由于粒子是在不停地运动，所以需要不停地更新。
粒子系统的更新是通过类osgParticle::ParticleSystemUpdater来实现的。
然后通过psu->addParticleSystem(ps);来将更新器和粒子系统进行关联。

最后，将粒子系统，加到场景中，需要添加三个东西到场景树中：发射器，显示的Geode,更新器。