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三维粒子系统在Flash AS2中的实现

日期：2008年3月9日作者：查看:[大字体中字体小字体]

　　摘要:   　　本文通过粒子系统及三维粒子透视投影变换，运用Flash AS2及其开发环境，实现了基本的三维粒子系统。并结合相关的曲线及运动方式，实现了抛体运动，Fermat 螺线上升运动以及龙卷风效果。表现了一定的数字艺术层的美感。

关键词: 粒子系统，三维，数字艺术
　　
1前言:
　　三维粒子系统是一类令人感到激动又十分有趣的动画程序。它的实现方式主要需要用基于粒子系统构建的图形学，动力学以及数字艺术等多方面的知识。[1]介绍了基本的三维视图通过透视投影变换到二维场景的方式。[2]介绍了一个基本的粒子系统的实现。在这两篇文章的基础上，再结合比较简单的运动学方面的知识，在本文中实现了基本的三维粒子系统，并实现了抛体运动，Fermat 螺线上升运动以及龙卷风效果。这些作品表现了一定的数字艺术层的美感。
　　另外，开发选用的是基于AS2语言的Flash开发平台，这种开发模式具有以下优点:
1)      Flash 播放器具有极高的普及率，而且swf文件格式是跨平台的。
2)      Flash 的失量图形处理模式极强，适合网络传播图像，动画及各类互动效果。
3)      Flash 平台下的交互动画开发方便，采用了AS2语言可以面向对象的模式来组织程序结构。交互效果可以实现的非常到位。可以说，是一种面像图形开发的脚本语言。（正如Matlab可以说是面向科学工程计算的脚本语言一样。）

当然，这种模式也是有缺点的，比如Flash播放器在处理一些较大运算时的效果不是很
理想。
由于这个程序重点在实现相应的图形效果上，主要是测试之用，所以采用Flash 的 AS2
来进行是非常合适的。

2程序总体思路及关键部分:
2.1粒子系统的框架:
[2]中已有叙述，这里简要回顾之:

　　Initialization

while(runFlag)
　　{
　　　　　　For all particles
　　　　　　{
　　　　　　　　If(current particle is not lived)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　Init this particle.
}
　　　　　　　　Else if(current particle is out of the showing area)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　Current particle set to dead.
}
}
}

2.2三维粒子在二维场景的透视成像:
　　[1]中已有详述，这里简要回顾之:
　　对于一个在三维场景中的点p(x ,y ,z)
　　其在距离原点距离为d处的位于z轴正半轴上的点(0,0,d)而言，其对应到二维投影面的点p’ (x’,y’)有如下计算公式:

　　　　x’=x/(-z/d+1)　　　　
y’=y/(-z/d+1)　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　图1　　　　　　　　

　　2.3.1抛体运动模式关键:
　　抛体运动在这里的右手坐标系（图1）中，是指以y为竖直运方向作上抛运动，x , z方向以固定速度运动的方式。我们在公园里看到的许多喷泉就是这样的例子。
　　由于初始化后所有粒子统一生成，所以要看到类似喷泉的效果，需要待几个粒子生成周期之后，生成粒子与死亡粒子可以持续交替时，便会呈现出不错的效果。图2展示了300粒子在程序运行过几个粒子生成周期后的效果。
　　相应初始程序、参数及运动函数如下:

　　//data set
tmp=Math.random();　　　　　　　　　　 _root.particleArr[i].initV_A((2+random(3))*Math.cos(2*Math.PI*tmp),15+random(10),(2+random(3))*Math.sin(2*Math.PI*tmp),0,-0.5+0.15*Math.random(),0);

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