Particle

واجهة برمجة تطبيقات نظام الجسيمات

منذ عام 1999 ، باستخدام C ++ و OpenGL و Glut و Cmake

بقلم ديفيد مكاليستر الإصدار 3.0.0 18 أبريل 2022

تم استضافتها في https://github.com/davemc0/particle.git. (تم استضافته مسبقًا لمدة 15 عامًا على: http://www.particlesystems.org.)

الوثائق هنا.

سجل التغيير هنا.

العمل المستقبلي هنا.

مرحبًا بك مرة أخرى في واجهة برمجة تطبيقات نظام الجسيمات!

كانت واجهة برمجة تطبيقات نظام الجسيمات بمثابة مورد لبناء جميع أنواع المؤثرات الخاصة المستندة إلى نظام الجسيمات المثيرة للاهتمام ، ومعظمها للألعاب وغيرها من الرسومات ثلاثية الأبعاد التفاعلية. تم استخدام الإصدار 2.2 في المشاريع من قبل أكثر من 600 مطور. لقد أسقطت صيانة المكتبة في عام 2009 عندما تحولت حياتي إلى تتبع الشعاع ، لكنني لم أستضيف المكتبة بشكل فعال ، لذلك توفي إلى حد كبير.

لقد قمت مؤخرًا بإعادة النظر في واجهة برمجة التطبيقات وأضفت العديد من التحسينات. الأهم هو وضع الإجراء المضمون . يتم الآن تنفيذ الإجراءات في وظائف مضمنة تنطبق على جسيم واحد. يمتلك التطبيق الحلقة فوق الجزيئات ، مما يسمح بتمريرة واحدة على جسيم لأداء جميع الإجراءات. الأداء أسرع بشكل كبير بسبب هذا لثلاثة أسباب رئيسية:

1. يمكن للمترجم تحسين الحسابات عبر جميع الإجراءات على الجسيم ،
2. يتم تحميل الجسيم فقط في الذاكرة مرة واحدة لكل خطوة زمنية ، و
3. يتم موازاة حسابات الجسيمات بشكل تافه عبر النوى ، وربما ممرات SIMD باستخدام std :: for_each مع سياسة تنفيذ متوازية على C ++ 17. يبلغ الأداء الآن حوالي 30 مليون تحديث للجسيمات في الثانية على جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بي مع وحدة المعالجة المركزية المعتدلة. ويجب أن تكون الإجراءات المضمنة قابلة للاستخدام في نواة CUDA لتسريع GPU الرئيسي.

بعض التحديثات البارزة الأخرى:

• يعتمد نظام الإنشاء الآن على CMake.
• يتم استضافة المشروع على جيثب. تعاونك مدعو.
• تكون تأثيرات العينة أكثر أناقة وموحدة ومستقلة معدل الإطارات عن طريق تغيير DT مع وقت الإطار.
• هناك تأثير جيد لسلوك التدفق ، استنادًا إلى Boids كريج رينولدز.

بناء البرنامج

يمكن إنجاز بناء particlelib باستخدام هذا الرمز فقط ، cmake ، ومترجم C ++. ليس لديها تبعيات خارجية.

ومع ذلك ، فإن الأمثلة والعروض التوضيحية تعتمد أيضًا على dmctools: https://github.com/davemc0/dmctools.git

تحتوي DMCTOOLS على مجموعتي من أدوات الرسومات - فئة المصفوفة ، وأشياء الصور ، وفئة المتجهات ثلاثية الأبعاد ، والأرقام العشوائية ، وتوقيت ، وحمل النموذج ثلاثي الأبعاد ، وما إلى ذلك. إنه مطلوب فقط من خلال عرض PSPRAY و PARBENCH ، وليس واجهة برمجة التطبيقات أو العرض التوضيحي. DMCtools هو حقوق الطبع والنشر من قبلي ، وربما الآخرين.

لبناء كل ما ستحتاجه أيضًا:

• Cmake 3.20 أو الأحدث. (يمكنك تجربة واحدة أكبر سنا ، ولكن لا ضمانات.)
• freeglut. أنا استخدم 3.2.2.
• GLEW. أنا استخدم 2.2.0.

قمت بتعيين متغيرات البيئة لـ GLUT_HOME و GLEW_HOME على Windows. لا ينبغي أن يكون هذا ضروريًا على Linux أو Mac.

كيفية البناء

في الدليل الرئيسي ، افعل شيئًا مثل:

 mkdir build
cd build
cmake .. -G "Visual Studio 16 2019" -A x64
cd ..

ثم يمكنك البناء من سطر الأوامر:

 cmake --build build/ --config Release

أو إطلاق البناء/الجسيمات. sln في Visual Studio.

رمز مثال

مثال

مثال مفتوح على أنظمة الجسيمات المستخدمة في OpenGL و GLUT.

ملعب

انقر نقرًا مزدوجًا لبدء البرنامج.

اضغط على "F" لجعله ملء الشاشة.

انقر بزر الماوس الأيمن في النافذة لإطفاء القائمة. يتم سرد اختصارات لوحة المفاتيح في القائمة.

إذا لم تلمسها ، فسوف يمر بشكل عشوائي من خلال العروض التوضيحية. هذا يجب أن يوفر ساعات من المرح العائلي. إذا شعرت بالملل ، فاضغط على "مساحة" للتسبب في انفجار. اضغط على "M" لجعل طمس الحركة الرائعة. اضغط على "S" لفرز الجزيئات التي ترتفع إلى الأمام للحصول على عرض أكثر صحة ولكن أبطأ. اضغط على "P" لتغيير ما يتم تقديم كل جسيم على أنه.

معيار

يدير هذا واحد نفس التأثيرات التجريبية كما يفعل Playground ، لكنه لا يفعل أي رسومات. لا يستخدم OpenGL أو GLUT.

الملاحظات النهائية

إذا لم تنجح العروض التوضيحية من أجلك ، سأكون سعيدًا بمحاولة المساعدة. يرجى تضمين أكبر قدر ممكن من التفاصيل حول نظامك وطبيعة المشكلة.

إذا كان لديك أي أسئلة أو مساهمات الكود أو الاقتراحات ، فاستخدم مشكلات GitHub أو اتصل بي.