【Flutter&Flame游戏 - 拾陆】粒子系统

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前言

这是一套张风捷特烈出品的 Flutter&Flame 系列教程，发布于掘金社区。如果你在其他平台看到本文，可以根据对于链接移步到掘金中查看。因为文章可能会更新、修正，一切以掘金文章版本为准。本系列源码于【toly_game】，如果本系列对你有所帮助，希望点赞支持，本系列文章一览：

第一季完结，谢谢支持 ~

1. 粒子种类总览

在上一篇中，我们知道了如何使用 ParticleSystemComponent 构建显示粒子。这篇文章将详细介绍一下 Flame 中内置的粒子种类。Particle 抽象类共有如下十几种实现类：

其中 SingleChildParticle 一族在构造时需要指定一个 Particle ，主要是为指定粒子进行动画变换，比如 移动 、旋转 、缩放 等。

另外，我们可以指定 Sprite 、 SpriteAnimation 、Image 等图片资源，作为粒子。也可以使用 ComponentParticle 将一个构建作为粒子，下面通过粒子来详细认识一下。

2. 通过粒子实现点击时序列帧

在第七篇中，我们实现了如下的点触序列帧播放，那时是通过自己维护 SpriteAnimationComponent 完成的。它在生成后，会在一定时间内消失，而且拖动时产生大量的单体，很适合通过粒子来处理。

如下，通过 SpriteAnimationParticle 携带 SpriteAnimation ，可以实现相同的效果。默认情况下 SpriteAnimationParticle 的生命时长和动画一致，也就是序列帧播放完毕就消失。代码详见【16/01】

void createIndicator(Vector2 position) {
  SpriteAnimation indicator = SpriteAnimation.spriteList(
    sprites,
    stepTime: 1 / 15,
    loop: false,
  );
  
  // 创建 Particle 对象
  Particle particle = SpriteAnimationParticle(
    animation: indicator,
    size: Vector2(30, 30),
  );
  // 创建 ParticleSystemComponent 构件
  final ParticleSystemComponent psc = ParticleSystemComponent(
    particle: particle,
    position: position,
    anchor: Anchor.center,
  );
  // 添加 ParticleSystemComponent 构件
  add(psc);
}

3. 随机加速粒子

下面来看一下 AcceleratedParticle ,它可以指定速度和加速度让粒子进行运动。比如下面，在点击时，随机产生 第一象限 的 Verctor2 作为速度和加速度。这样就会产生在第一象限产生随机的加速粒子。代码详见【16/02】
注 : Y 轴正方向向下，所以视右下方位第一象限。

Vector2 的 random 方法，可以生成 (0, 0) ~ (1, 1) 的随机点位，如下的 randomVector 的作用是生成 (0, 0) ~ (300, 300) 的随机点位：

final Random _random = Random();

Vector2 randomVector() {
  Vector2 base = Vector2.random(_random);
  return base * 300;
}

如下 createParticle 方法中，通过 Particle.generate 一次生成 10 个加速粒子，并且速度和加速度随机：

void createParticle(Vector2 position) {
  CircleParticle circleParticle = CircleParticle(
    radius: 1,
    paint: Paint()..color = Colors.white,
  );
  
  Particle particle = Particle.generate(
    count: 10,
    lifespan: 1,
    generator: (i) =>
        AcceleratedParticle(
            child: circleParticle,
            acceleration: randomVector(),
            speed: randomVector(),
            position: position),
  );
  
  final ParticleSystemComponent psc =
  ParticleSystemComponent(particle: particle);
  add(psc);
}

4. 控制随机粒子的方向

虽然粒子是随机的，但是我们也可以进行控制。比如如何让粒子四散，也就是速度和加速度的矢量可以随机在四个象限中出现。另外加了一点小优化，粒子颜色每次都随机生成：【16/03】

其实这是一道简单的数学题， base 在 (0, 0) ~ (1, 1) ，表示只能在第一象限取值。如下左图，浅蓝色是随机点位取值范围；其实只要简单地对取值范围平移一下，就可以取 (-0.5, -0.5) ~ (0.5, 0.5) ，也就是取值范围可以包含四个象限的坐标。

Vector2 randomVector() {
  Vector2 base = Vector2.random(_random); //  (0, 0) ~ (1, 1)
  Vector2 fix = Vector2(-0.5,-0.5);
  base = base + fix; //  (-0.5, -0.5) ~ (0.5, 0.5)
  return base * 200;
}

如果只想生成 X 轴下方的矢量，向左偏移 0.5 即可：

Vector2 base = Vector2.random(_random); //  (0, 0) ~ (1, 1)
Vector2 fix = Vector2(-0.5,0); 
base = base + fix; // (-0.5, 0) ~ (0.5, 1)
return base * 200;

SingleChildParticle 一族的使用方式非常类似，就是给一个例子添加变换的效果，这里就不一一介绍了。

5. 为主角子弹添加爆炸粒子

粒子可以用在子弹消失时，产生爆炸效果。比如下面所示，可以在主角子弹打到怪物身上消失后，产生上面的爆炸粒子的效果：代码详见【16/04】

代码实现很简单，如下 tag1 处，是主角子弹碰到怪物时的场景。通过 createParticle 创建粒子即可：

@override
void onCollision(Set<Vector2> intersectionPoints, PositionComponent other) {
  super.onCollision(intersectionPoints, other);
  if (type == BulletType.hero && other is Monster) {
    removeFromParent();
    createParticle(position+Vector2(size.x/2,0)); // tag1
  }
  if (type == BulletType.monster && other is HeroComponent) {
    removeFromParent();
  }
}

6. 其他类型粒子

还有几个粒子源码比较简单，就直接看下它们的源码实现。ComponentParticle 中必须传入一个 Component ，前面说过 Particle 最核心的就是对绘制的实现。如下，在 render 方法中，直接使用 Component 的 render 方法：

ComputedParticle 源码更简单，它将 Canvas 作为 ParticleRenderDelegate 的回调参数，暴露给使用者，在 render 方法中触发回调。也就是说 ComputedParticle 可以通过 renderer 方法把绘制权交给使用者。

ComposedParticle 中必须传入 Particle 列表，在 render 、update 中遍历子粒子列表，执行绘制和更新。

可以看出，这三者的源码都非常简单，都是借用它物来完成自身的功能，相当于一层包裹，简化使用。

ImageParticle 也非常简单，就是绘制 ui 包中的 Image 对象而已：

总的来看 Particle 就是一个 单体 ，它的核心是绘制方法。到这里，我们也对粒子系统有了较深的理解。粒子相对于构建来说，感觉更加轻量。比如一个 ParticleSystemComponent 可以渲染 100 个粒子，这对比与：把 100 个粒子都作为 Component 加入场景中，高低立判。那本文就到这里，明天见 ~

@张风捷特烈 2022.06.11 未允禁转
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