Visual C# 简易粒子系统（Particle System）（GDI+）

geekman

在这里和大家分享我用15分钟写出来的简易粒子系统。

什么是粒子系统（Particle System）？简单来说，就是一个用来发出粒子（Particle）的系统，而粒子的定义就是，一旦发出，将自主生存一段时间，然后消失的物件，这些物件将自己管理自己的一切活动，包括更新自己的活动，状态，在画面上的表现，最后宣告死亡，自我毁灭。粒子系统通常用来表现气候现象如雪花，雨点，烟雾等，也常被用来表现火焰，废气之类的自然现象。

粒子系统通常分为两部分：发射器（Emitter）和粒子（Particle）。发射器就是用来发射出粒子的点（不一定限制为点，在天气粒子系统里面，发射器可以是整片天空），发射器的作用是产生粒子，并把粒子加入List当中，方便系统更新粒子状态（通过呼叫粒子本身的更新函式）。在一般的粒子系统里面，发射器也兼任管理和更新粒子的工作，不过在这个例子里面，我为了简化整个系统，没把发射器给做出来（至少没有一个完整的发射器），而是借用了MouseMove Event 来取巧，当作发射器的触发点（trigger）。

[制作步骤]
首先，在VC#开一个新的 Windows Application，然后把 Form Size 设定为 800x800。然后给这个Form加入一个Timer，把 timer interval 设定为 50 ms （也就是说这个 timer 每秒触发 20 下）

然后输入以下的code:

1. //---系统生成，不必作任何修改---
   
2. using System;
   
3. using System.Collections.Generic;
   
4. using System.ComponentModel;
   
5. using System.Data;
   
6. using System.Drawing;
   
7. using System.Text;
   
8. using System.Windows.Forms;
   
9. //---系统生成部分完毕---
   
10. namespace WindowsApplication1
    
11. {   
    
12.     public partial class Form1 : Form
    
13.     {
    
14.         List<particle> plist = new List<particle>();//生成用来保管粒子的List，以下会详细解释
    
15.         //---系统生成---
    
16.         public Form1()
    
17.         {
    
18.             InitializeComponent();
    
19.         }//---系统生成完毕---
    
20.         //点击Form1的Event就可以找到这个MoseMove Event
    
21.         private void Form1_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
    
22.         {
    
23.             //使用 Mouse Cursor 的位子来产生粒子，并把它加入到plist里面
    
24.             //由于 Form1.MousePosition 所差生的点 (Point) 是以 Screen Space
    
25.             //作为根本的，也就是说（0，0）是Screen的（0，0）而不是 Form 的
    
26.             //（0，0），所以要使用 PointToClient 来转换成 Form Space。
    
27.             plist.Add(new particle(this.PointToClient(Form1.MousePosition)));            
    
28.         }
    
29.         //Timer Event，每秒触发20次
    
30.         private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
    
31.         {
    
32.             //获取 Form 的 HDC，相当于让你画图画的表面
    
33.             Graphics g = Graphics.FromHwnd(this.Handle);
    
34.             //填色，把整个Form 上面的旧画面去除掉，相当于Clear Screen
    
35.             g.FillRectangle(Brushes.Beige, this.ClientRectangle);
    
36.             g.Dispose();  // Dispose 掉之前的 HDC，不然会由 Memory leak。
    
37.             
    
38.            // 粒子管理，先更新每颗粒子的状态，然后检视粒子是否寿命已尽
    
39.            //是的话，把已死的粒子移除掉。没死的粒子就会进行画面描绘。
    
40.             for (int i = 0; i < plist.Count; i++)
    
41.             {
    
42.                 plist[i].update();
    
43.                 if (plist[i].isDead)
    
44.                 {
    
45.                     plist.RemoveAt(i);
    
46.                 }
    
47.                 else
    
48.                 {
    
49.                     plist[i].draw(this.Handle);
    
50.                 }
    
51.             }
    
52.         }
    
53.     }
    
54. 
    
55.     //粒子物件
    
56.     public class particle
    
57.     {
    
58.         protected int lifespan; //粒子的寿命，我设定每颗粒子可存活10个触发点（0.5秒）
    
59.         protected Point location; //粒子的位置
    
60.         protected int size; //粒子的大小
    
61.         protected int speed; //粒子的移动速度，在这个例子里面，粒子会往下掉，然后消失
    
62.         public bool isDead;//决定例子是否已经死亡
    
63. 
    
64.         //初始化粒子
    
65.         public particle(Point loc)
    
66.         {
    
67.             lifespan = 10; //寿命，每秒触发20次，能存活10次，也就是半秒钟
    
68.             location = new Point(loc.X, loc.Y); //初始的位置，也就是鼠标（发射器）的位置
    
69.             speed = 20; //每次更新，粒子会往下掉20个pixels
    
70.             size = 20; //我用圆形代表粒子，半径20 pixels
    
71.             isDead = false; //刚开始当然还活着
    
72.         }
    
73.         //更新粒子状态
    
74.         public void update()
    
75.         {
    
76.             lifespan--;  //消耗寿命
    
77.             if (lifespan <= 0) //如果寿命已尽。。。
    
78.             {
    
79.                 isDead = true; //标示为已经死亡
    
80.             }
    
81.             else
    
82.             {
    
83.                 //没死的话就往下掉
    
84.                 location.Y += speed;
    
85.             }
    
86.         }
    
87.         //在画面上描绘出粒子
    
88.         public void draw(IntPtr hwnd)
    
89.         {
    
90.             //再一次，抓取 Form 的描绘表面，在这里我们所收到的hwnd已经是Form
    
91.             //的handle了
    
92.             Graphics g = Graphics.FromHwnd(hwnd);
    
93.             g.DrawEllipse(Pens.Red, location.X, location.Y, size, size);
    
94.             g.Dispose(); //记得Dispose!!!
    
95.         }
    
96.     }
    
97. }

复制代码

geekman

1. List<particle> plist = new List<particle>();

复制代码

以上这段会比较难理解，其实也不是很难，List就是一个class，用来记录/储存一系列的物件的pointers的，<Type> 是用来告诉 List，它要储存的 Pointers 是什么 Data Type， 在这里，它要储存的是 particle 这个我自行设定的 class 的 pointers 的。这个 List 的名字就叫 plist，就这样。

还有，我把粒子系统的设计改了一点：

g.DrawEllipse(Pens.Red, location.X, location.Y, size+(lifespan * 3), size+(lifespan * 3));

这会让粒子从大缩小然后消失，看起来比较有趣。

geekman

再度作了些更改，现在加上了颜色，透明度，以及颜色变化，让粒子看起来有点像火焰的感觉。。。

另外，由于刚才在短时间里面做出来，没有注意到原来我可以在MouseEventArg 里面找到直接对应Form Space的鼠标位置，使用MouseEventArg里的位置就不必使用PointToClient()了。

1. using System;
   
2. using System.Collections.Generic;
   
3. using System.ComponentModel;
   
4. using System.Data;
   
5. using System.Drawing;
   
6. using System.Text;
   
7. using System.Windows.Forms;
   
8. 
   
9. namespace WindowsApplication1
   
10. {
    
11.     public partial class Form1 : Form
    
12.     {
    
13.         List<particle> plist = new List<particle>();
    
14.         public Form1()
    
15.         {
    
16.             InitializeComponent();
    
17.         }
    
18.                
    
19.         private void timer1_Tick_1(object sender, EventArgs e)
    
20.         {
    
21.             Graphics g = Graphics.FromHwnd(this.Handle);
    
22.             
    
23.             g.FillRectangle(Brushes.Black, this.ClientRectangle);
    
24.             g.Dispose();  
    
25.            
    
26.             for (int i = 0; i < plist.Count; i++)
    
27.             {
    
28.                 plist[i].update();
    
29.                 if (plist[i].isDead)
    
30.                 {
    
31.                     plist.RemoveAt(i);
    
32.                 }
    
33.                 else
    
34.                 {
    
35.                     plist[i].draw(this.Handle);
    
36.                 }
    
37.             }
    
38.         }
    
39. 
    
40.         private void Form1_MouseMove_1(object sender, MouseEventArgs e)
    
41.         {
    
42.             plist.Add(new particle(new Point(e.X, e.Y)));
    
43.         }
    
44.     }
    
45. 
    
46.    
    
47.     public class particle
    
48.     {
    
49.         protected int lifespan;  
    
50.         protected Point location;
    
51.         protected int size;
    
52.         protected int speed;
    
53.         public bool isDead;
    
54.         protected int counter;
    
55. 
    
56.         public particle(Point loc)
    
57.         {
    
58.             lifespan = 10;
    
59.             location = new Point(loc.X, loc.Y);
    
60.             speed = 10;
    
61.             size = 3;
    
62.             counter = 0;
    
63.             isDead = false;
    
64.         }
    
65. 
    
66.         public void update()
    
67.         {
    
68.             lifespan--;  
    
69.             if (lifespan <= 0)
    
70.             {
    
71.                 isDead = true;
    
72.             }
    
73.             else
    
74.             {
    
75.                 location.Y -= speed;
    
76.             }
    
77.             counter++;
    
78.         }
    
79.         
    
80.         public void draw(IntPtr hwnd)
    
81.         {
    
82.             Graphics g = Graphics.FromHwnd(hwnd);
    
83.             int d = size + (lifespan * 5);
    
84.             SolidBrush sb = new SolidBrush(Color.FromArgb(0xFF - (25 * counter), 0xFF, 0xFF - (25 * counter), 0x00));
    
85.             g.FillEllipse(sb, location.X, location.Y, d, d);
    
86.             g.Dispose();
    
87.         }
    
88.     }
    
89. }

复制代码

附上图片：


[ 本帖最后由 geekman 于 10-6-2008 11:14 AM 编辑 ]

neobie

请问楼主从事什么行业的？

geekman

我是programmer/software designer（因为小公司嘛，就只好自己设计，自己编写啰）

flashang

期待楼主可以出 opengl 和 directx 版的 particle。

geekman

其实要把这个粒子系统转换成 DX 或者 OGL 并不会太困难，参考我的另一个主题：使用C# + Managed DIrectX 制作 2D 游戏
http://cforum.cari.com.my/viewth ... &extra=page%3D1

就可以做到。。。（我没有研究 OpenGL，所以无法提供 OGL 的例子）

如果有什么问题的话欢迎大家一起来讨论。

neobie

其实我不清楚什么叫 managed directx。。。 如果没有 managed 的 c# directx 会是怎样的？如果 加入XNA 又会如何的方便？

有例子的话就一幕了然了。。。

geekman

managed DX 的特色是，它的各种资源都会被自动管理，例如在MDX里面，你不必担心所有DX interface 的 destruction/release，因为这些动作都由 Manager 自行管理。另外，在managed 的环境下，许多的DirectX 指令都被简化，例如当你需要 create 一个 D3D Device时，你只需要把PresentParameters里的数值设定好，然后new 一个Direct3D.device 就可以了，在unmanaged的环境下，你得先create一个DX object，然后通过该object query 一个D3D interface，然才能呼叫CreateDevice来制造一个D3DDevice，而且你还得照顾每一个步骤可能发生的error，十分繁复。当你关闭你的游戏时，你还得记得Release() 你所制造的所有DirectX resources(surface,texture,vertex buffer, etc...)

XNA 算是 MDX 的完整版（MDX 可以算是 XNA 的过渡时期产品），它也是以 MDX 为基础发展出来的，拥有更多的功能，更进一步的简化了各种指令（通过 XNA Framework）。XNA 的缺点是，它要求至少可以支援 Shader Model 1.1的显示卡。

我会写一个完整的 MDX 版的粒子系统的，别担心，不过得给我一点时间。。。

[ 本帖最后由 geekman 于 28-6-2008 12:13 PM 编辑 ]

AdventChildren

不太熟悉visual studio 2005....
请问该如何triger mouse move event呢？
toolbox哪里找不到...

geekman

mouse move event 并不是 tools 来的， 它是隶属于各种 Windows Object （例如 Forms, Buttons, Text Box 之类）的一个事件处理程式（Event Handler）。在这里我使用的是隶属于Form 的 （private void Form1_MouseMove_1(object sender, MouseEventArgs e)) mouse move event。

在 Visual C# 里面，要使用Form的event，你可以先在 Solution Explorer （通常在当你开启了一个windows application 的 project 之后，会出现在画面右方）选择了你的program （在这个例子里面是 Form1.cs），然后点滑鼠右键，选择view designer，就会显示 Form 的设计界面，选择Form，点右键选择 property，solution explorer 底下就会显示 Form 的 property，在property的视窗里面的上端有一个toolbar，有一系列的button，当中第4个，呈现一个闪电状的图案的，就是Event List了，你可以在里面找到所有跟Form有关的Event。对任何一个Event的右边的空白格子double click就会开启一个空的event handler，你可以在里面输入任何你想在该event 发生时想要做的事情。

mouse event 的 triggering 是自动的，只要该object（例如 Form）上有任何滑鼠的活动，就会被触发。

[ 本帖最后由 geekman 于 14-7-2008 10:38 AM 编辑 ]

cskoom

新手问路
我也找不到MouseMove。。。请指教
我用SharpDevelop



[ 本帖最后由 cskoom 于 9-9-2008 12:05 PM 编辑 ]

geekman

你的图太小了，也不是连接，我看不清楚你的图片。。。

我用的是Visual C# 2005 Express。请参考下图：


[ 本帖最后由 geekman 于 9-9-2008 01:18 PM 编辑 ]

cskoom

不好意思 刚学习编程，我不是做IT这行，之前学习HTML然后到ASP。NET，得知C# 可以做很多东西，有兴趣学，得知SharpDevelop是免费的IDE，才刚学到HelloWorld ，有很多东西都不明白。。抱歉

我找到了MouseMove
我把private void Form1_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e以下CODE全都COPY进去，DEBUG没问题，跑出的画面上空白的，请指教。。

cskoom

补充。。我学习的是最顶那个源码。。

还有个问题。。。我在网上找到的C#源码直接COPY进去都很难实现，都出错。。
是不是要如你所说到要经过event————》出了XXXXXX{  },然后把CODE放进括弧里，请指教

geekman

Visual C# 2005 Express 也是免费的，写出来的游戏/软件也都可以自由的用作商业用途，而且更能和XNA Game Studio （同样也是免费的游戏开发框架/工具）配合，令得游戏开发的工作更轻松一些。如果你还没决定要使用哪个IDE，不妨去下载 VC# 2005 Express 试试看，毕竟是 Microsoft 出品，和 Windows 以及 DirectX 的配合度也比较优良。XNA Game Studio 更是能够开发游戏在 XBox 360 上游玩的呢。如果你打算使用 VC# 2005 Express，我可以把我的project source code 寄给你作测试用。

至于你的program无法显示。。。你是copy我的哪一个版本的source code? 如果是第一个版本（有华文注解的那个），在MouseMove event之后还有一个Timer event，你必须从 toolbox 里面 drag & drop 一个 timer tool，然后再如同 MouseMove event 那样从那个timer 的event list 里面创建你的 private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)，而不是直接 copy & paste，不然 C# 的 Manager 并不知道那个function 是对应 Timer 的。这是 Managed code 的一点小麻烦。既然 Manager 并没有把那个 function 和 timer event 挂钩，自然就没有进入粒子更新和描绘程序了。

cskoom

timer tool我直接点2下生成了Timer event ...
MouseMove event我是按照你的图，按闪电-----》MouseMove点2下生成的，是这样吗？

顶端的using XXXXX ， copy & paste

List<particle> plist = new List<particle>();//生成用来保管粒子的List，不是系统生成的吗？？这段我直接copy & paste

public class particle 和 public void draw(IntPtr hwnd)怎生成出来的

我刚安装了Visual C# 2005 Express。。研究中。。

project source code 麻烦你了，我的cskoom@gmail.com

geekman

source code 已经寄给你了。这个 project 必须放在你的 My Documents\Visual Studio 2005\Projects 里面的。

你生成event functions的方法是正确的。

public class particle 和 public void draw(IntPtr hwnd) 都是自己写出来的，这些部分应该可以使用 copy & paste。

要注意 public void draw(IntPtr hwnd) 是 particle class 的 method，是 particle class 的一份子。

[ 本帖最后由 geekman 于 11-9-2008 01:21 PM 编辑 ]

cskoom

没收到。。麻烦你了，。。。。

geekman

已经发出第二次电邮。

p/s: hotmail 回复说无法发出 email 到你提供的地址，请确定你提供的地址正确。

[ 本帖最后由 geekman 于 11-9-2008 05:28 PM 编辑 ]