osgParticle.FluidProgram

osgParticle.FluidProgram是OpenSceneGraph中的一个粒子系统，用于表示类似流体的效果。通过这个程序可以以程序化的方式计算出粒子的运动和外观，具有灵活性和高度的可控性。本文档将介绍osgParticle.FluidProgram的一些基本概念和使用方法。

概述

osgParticle.FluidProgram是OpenSceneGraph中的一个节点类。它是osgParticle程序库中的一个组成部分，用于实现流体效果的计算与渲染。其实现可以分为以下几个步骤：

• 创建粒子系统：根据粒子的种类和数量等参数，在场景中创建一个粒子系统。
• 初始化粒子状态：设置粒子的初始位置、速度、颜色等信息，随机生成或根据固定规则生成粒子。
• 粒子运动模拟：根据流体效果的计算公式，在每一帧中更新粒子的位置、速度、加速度等信息，模拟粒子在流体中的行为。
• 粒子渲染：根据粒子的位置、颜色等信息，将粒子渲染到屏幕上。

osgParticle.FluidProgram提供了许多可以定制的参数，可以用于控制粒子的模拟和渲染效果。

创建粒子系统

使用osgParticle.FluidProgram创建粒子系统需要先创建一个Program。一个粒子系统都需要一个Program，可以使用osgParticle.createFluidProgram函数来创建一个FluidProgram。

const emitter =  new osgParticle.Emitter();
// emitter.setColorRange(new osg.Vec4(0.7,0.3,0.3,1.0), new osg.Vec4(1.0,0.5,0.5,1.0));
emitter.setLifeTime(5.0);
emitter.setStartSizeRange(20, 1);
emitter.setEndSizeRange(5, 1);
emitter.setParticleAlignment(osgParticle.Constant);
emitter.setEmissionRange(20, 30);
emitter.setRateRange(100, 1000);

const center = new osg.Vec3(0,0,0);

const fluidProgram = osgParticle.createFluidProgram(emitter,center);

在创建FluidProgram的过程中，需要传入两个参数：Emitter和Center。Emitter是粒子的发射器，用于控制粒子的数量、速度、位置等信息。Center表示粒子系统的中心点，用于控制粒子的扩散方向、行为等特性。

初始化粒子状态

初始化粒子状态是一个比较重要的步骤，可以控制粒子的初始状态和运动轨迹。osgParticle.FluidProgram允许使用多种方式来初始化粒子的状态，包括随机生成、按照一定规律生成等。下面是一个使用随机方式生成粒子状态的示例：

const particleIniter = new osgParticle.RandomRateCounter();
particleIniter.setRateRange(5, 10);

const colorRange = new osgParticle.Range();
colorRange.minimum = [0.2,0.2,0.2,1.0];
colorRange.maximum = [1.0,1.0,1.0,1.0];

const sizeRange = new osgParticle.Range();
sizeRange.minimum = 1;
sizeRange.maximum = 10;

const velocityRange = new osgParticle.Range();
velocityRange.minimum = 20;
velocityRange.maximum = 40;

const lifeTimeRange = new osgParticle.Range();
lifeTimeRange.minimum = 1.0;
lifeTimeRange.maximum = 2.0;

const emitter = new osgParticle.Emitter();
emitter.setParticleIniter(particleIniter);
emitter.setColorRange(colorRange);
emitter.setSizeRange(sizeRange);
emitter.setVelocityRange(velocityRange);
emitter.setLifeTimeRange(lifeTimeRange);

通过设置ParticleIniter可以控制粒子数量，设置ColorRange可以控制粒子颜色，设置SizeRange可以控制粒子大小，设置VelocityRange可以控制粒子速度，设置LifeTimeRange可以控制粒子生命周期。其中ParticleIniter通过设置RateRange控制粒子生成速率。

粒子运动模拟

粒子运动模拟是整个粒子系统的核心，它决定了粒子的行为、形状和位置。osgParticle.FluidProgram中使用的是类似于牛顿力学中的物理模型，它模拟了粒子受到重力、空气阻力、摩擦力等力的作用，以及粒子之间的相互作用。

常见的粒子运动模型是基于Particle-In-Cell (PIC)方法的。它将流体分成一个个小的区域，称为particles。对于每个particle，PIC方法会根据粒子当前状态计算出其所处位置的流体力场信息。这种方法可以实现比较真实的流体动画效果，但计算量较大。

osgParticle.FluidProgram中实现了一种简化版的PIC方法，称为Particle-In-Box (PIB)方法。它不同于传统PIC方法在于，它将流体的作用范围限定在一个小区域内，称为box。样本点和流体作用者都位于该区域内。

具体使用方法如下：

const radius = 10;

const fluidConstraints = new osgParticle.ExternalFluidProgram.Constraints();
const boundary = new osgParticle.ExternalFluidProgram.BoxFluidBoundary(center, radius);
const simulationMethod = new osgParticle.ExternalFluidProgram.AnsisotropicHydrodynamicsSimulation(radius, 1.0);

fluidConstraints.boundary = boundary;

const externalFluidProgram = new osgParticle.ExternalFluidProgram();
externalFluidProgram.setFluidConstraints(fluidConstraints);
externalFluidProgram.setSimulationMethod(simulationMethod);

osgParticle.FluidProgram提供了多种风格的粒子运动模拟方法，包括基于速度的方法、基于加速度的方法、基于自然力的方法等。

粒子渲染

粒子渲染是将计算好的粒子状态，渲染到屏幕上的过程。osgParticle.FluidProgram中提供了多种粒子渲染方法，包括点精灵（PointSprite）、纹理粒子（TexturedParticle）、线段粒子（LineSegment）、四边形粒子（Quad）等。可以使用setRenderer函数设置渲染器。

const particleRenderer = new osgParticle.PointSpriteRenderer();
particleRenderer.setBlendFunc({
    source_rgb : 'GL_SRC_ALPHA',
    destination_rgb: 'GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA',
    source_alpha: 'GL_SRC_ALPHA',
    destination_alpha: 'GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA'
});

particleRenderer.setTexture('img/Textures/particle.rgb');
particleRenderer.setParticleAlignment(osgParticle.Constant);

osgParticle.FluidProgram还提供了多种材质效果，包括粒子透明度、粒子大小、粒子颜色等。

const materials = new osgParticle.Materials();
materials.addMaterial(this._defaultMaterial);

const particleSystem = new osgParticle.ParticleSystem();
particleSystem.addRenderer(particleRenderer);
particleSystem.addOperator(new osgParticle.AccelerationOperator());
particleSystem.addOperator(new osgParticle.FluidFrictionOperator());
particleSystem.setMaterials(materials);
particleSystem.setParticleAlignment(osgParticle.Constant);

结论

osgParticle.FluidProgram是OpenSceneGraph的一个非常有用的组件，可以实现流体效果，提供了许多可以控制粒子运动模拟和渲染效果的参数。在本文档中，我们介绍了osgParticle.FluidProgram的基本概念和使用方法，希望能对读者有所帮助。更详细的内容，请参考OpenSceneGraph官方文档。