特效的批量绘制.PDF

GameRes 游戏开发资源网 特效的批量绘制 张嘉华(newzjh@126.com), QQ:188318005 Department of Computing, the Hong Kong Polytechnic University 特效系统是游戏中的一个重要组成部分，在场景布谷，角色技能等有广泛应用。一个特效往往包含多 种多样的组成元素：粒子系统，公告板，音效，图元轨迹，模型特效，镜头滤镜/震动/模糊，动态光源等。 其中以粒子系统和公告板在场景中用得最多，往往一个特效由上述这些元素构成多个轨道，沿着时间轴以 不同起始时间（相位）和周期播放。批量绘制和几何实例化(Batching and Geometry Instancing)相信读者 已经不太陌生，那么比较困难的是既要满足美术开发时每个实例的多样性灵活性（多种渲染状态同时存 在），又要保留批量绘制的高效（不同状态，不同成分的实例一起绘制）。根据我们的实验，在一个场景同 时绘制100 多个特效，每个特效包含4～10 个粒子系统轨道，2～6 个公告板轨道能够有好的效果和效率。 接下来本文以粒子系统和公共板为例简单介绍一下我引擎中的实现方式。 1. 多个粒子系统的批量绘制 单个粒子系统的实现主要有状态保持和非状态保持两类。状态保持就是粒子系统中的每个粒子每帧都进行 更新，根据各样的规则分别更新加速度，速度，位移，这种方式能够让美术在周期内对加速度或速度的变 化根据曲线或者规则变化，也能够在周期中中途临时改变粒子的走向等，但是这种方式往往需要用若干 RenderTarget 纹理保存粒子当前位移，速度等状态，通过渲染到纹理来每帧更新纹理中每个粒子的这些状 态；另外一种方式就是非状态保持，粒子的状态在每帧由公式根据平均加速度，最大速度，最小速度计算 出当前的位置，这种方式比较利于在 GPU 的 Vertex Shader 中为每个粒子直接用中学物理公式： P =P +v +0.5*a*t*t 计算出位置，而不用像状态保持方式那样通过Shader Model 3.0 支持的tex2DLod 这 t 0 t 样的指令读取上一帧的状态。在我的游戏中，由于临时改变状态的行为比较少，因此单个粒子系统的实现 只在GPU 中采用了比较简单和易于实现的非状态保持方式。 1.1 多个粒子系统批量绘制的需求 无论状态保持和非状态保持，对于有经验的3D 程序员来说，实现都不会太困难，而比较困难的是跨系统 的粒子之间如何也进行批量绘制。那么接下来研究下多个粒子系统批量绘制的需求，也就是看看粒子系统 之间究竟有多少差异需要进行提取和合并： 1，不同的粒子系统采用不同的贴图，贴图需要合并 2 ，不同的粒子系统下面这些参数可能不一样：最小速度，最大速度，最小角速度，最大角速度，最小生 命周期，最大生命周期，每次发射粒子数，粒子发射间距等 3，粒子系统跟帧缓冲的混合模式不一样：0 暗的叠加（srcblend= srcalpha, destblend=invsrcalpha ）,1 亮的叠加（srcblend=srcalpha,destblend=one ） 4 ，粒子的朝向不一样：0 朝向某个法线，1 朝向镜头 5，粒子的开始相位和随机数生成不一样 1.2 Constants Instancing 根据这些需求，我们开始进行合并和批量绘制，采用的方法是GPU Gems2 Chapter3 里面提到的四种实 例方法的第三种：Constants Instancing （/GPUGems2/gpugems2_chapter03.html ）。既提供一些对不支持硬件 Instancing （不支持SetStreamSourceFreq ）的向后兼容，也提供了能够每帧通过Constants 设置粒子系 统参数的灵活性。 1.3 顶点缓冲和索引缓冲的创建填充 首先，我们需要创建足够存储多个粒子系统的所有粒子的顶点缓冲和索引缓冲： ret=pd3dDevice-CreateVertexBuffer(MAX_PARTICLE_SYSTEM_BATCH*MAX_PARTICLE_NUMBER*4*sizeof(P NCT1Vertex),0, D3DFVF_PNCT1Vertex,D3DPOOL_MANAGED, g_pVB, NULL );