本系列文章是对 http://metalkit.org 上面MetalKit内容的全面翻译和学习.
今天,我们将开始一个新系列,关于Metal中的粒子系统.绝大多数时间,粒子都是小物体,我们总是不关心他们的几何形状.这让他们适合于使用计算着色器,因为稍后我们将在粒子-粒子交互中使用粒度控制,这是一个用于展示通过计算着色器进行高度并行控制的例子.我们使用上一次的playground,就是从环境光遮蔽那里开始.这个playground在这里非常有用,因为它已经有一个CPU传递到GPU的time变量.我们从一个新的Shader.metal文件开始,给一个漂亮的背景色:
#include <metal_stdlib>
using namespace metal;
kernel void compute(texture2d<float, access::write> output [[texture(0)]],
constant float &time [[buffer(0)]],
uint2 gid [[thread_position_in_grid]]) {
int width = output.get_width();
int height = output.get_height();
float2 uv = float2(gid) / float2(width, height);
output.write(float4(0.2, 0.5, 0.7, 1), gid);
}
接着,让我们创建一个粒子对象,只包含一个位置(中心)和半径:
struct Particle {
float2 center;
float radius;
};
我们还需要一个方法来获取粒子在屏幕上的位置,那让我们创建一个距离函数:
float distanceToParticle(float2 point, Particle p) {
return length(point - p.center) - p.radius;
}
在内核中,在最后一行上面,让我们一个新的粒子并将其放置在屏幕顶部,X轴中间.设置半径为0.05:
float2 center = float2(0.5, time);
float radius = 0.05;
Particle p = Particle{center, radius};
注意:我们使用
time作为粒子的Y坐标,但这只是一个显示基本运动的小技巧.很快,我们将用符合物理法则的坐标来替换这个变量.
用下面代码替换内核的最后一行,并运行app.你会看到粒子以固定速率掉落:
float distance = distanceToParticle(uv, p);
float4 color = float4(1, 0.7, 0, 1);
if (distance > 0) { color = float4(0.2, 0.5, 0.7, 1); }
output.write(float4(color), gid);
然而,这个粒子将永远朝下运动.为了让它停在底部,在创建粒子之前使用下面的条件:
float stop = 1 - radius;
if (time >= stop) { center.y = stop; }
else center.y = time;
注意:
time和uv变量都在0-1范围内变化,这样我们就创建一个stop点,它就在屏幕正方边缘一个粒子半径的位置.
这是一个非常基本的碰撞检测规则.如果你运行app,你将会看到粒子掉落并停上底部,像这样:
particle.gif
下次,我们将更深入粒子动态效果,并实现物理运动法则.
源代码source code已发布在Github上.
下次见!
