10.3.6　渲染

代码按照以下步骤来渲染喷泉粒子系统：

1．启用顶点/片断程序；

2．设置模型视图和投影矩阵；

3．基于当前摄像机的观看方向，计算并设置公告板矩阵；

4．针对位置、时间、生命周期和颜色，设置uniform变量；

5．针对顶点、纹理坐标、时间延迟和速度，设置顶点属性数组；

6．启用纹理并绑定到粒子火花纹理；

7．禁用深度缓冲写入；

8．启用OpenGL的混合；

9．绘制几何图形。

让我们来看看实现其中一些步骤的代码片段。

计算公告板的旋转矩阵

这段代码计算公告板的旋转矩阵：

　　　　　　N = camera.eye - camera.center

❶　　　　　N /= numpy.linalg.norm(N)

　　　　　　U = camera.up

　　　　　　U /= numpy.linalg.norm(U)

　　　　　　R = numpy.cross(U, N)

　　　　　　U2 = numpy.cross(N, R)

❷　　　　　bMatrix = numpy.array([R[0], U2[0], N[0], 0.0,

　　　　　　　　　　　　　　　　　 R[1], U2[1], N[1], 0.0,

　　　　　　　　　　　　　　　　　 R[2], U2[2], N[2], 0.0,

　　　　　　　　　　　　　　　　　 0.0, 0.0, 0.0, 1.0], numpy.float32)

❸　　　　　glUniformMatrix4fv(self.bMatrixU, 1, GL_TRUE, bMatrix)

你已经看到了构造一个旋转矩阵背后的理论，该矩阵让四边形保持为“公告板”，即对准观看方向（这是必需的，以便让喷泉粒子总是面对观察的方向）。在❶行，用numpy.linalg.norm()对向量规一化（这使得向量的大小等于1）。在❷行，将旋转矩阵组装为一个numpy数组，然后在❸行将它放入程序中。

主要的渲染代码

主要的渲染代码用alpha混合，让粒子系统有透明性。这种技术在OpenGL中常用于渲染半透明物体。

　　　　# enable texture

❶　　　glActiveTexture(GL_TEXTURE0)

❷　　　glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, self.texid)

❸　　　glUniform1i(self.samplerU, 0)



　　　　# turn depth mask off

　　　　if self.disableDepthMask:

❹　　　　　 glDepthMask(GL_FALSE)



　　　　# enable blending

　　　　if self.enableBlend:

❺　　　　　 glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE)

❻　　　　　 glEnable(GL_BLEND)



　　　　# bind VAO

❼　　　glBindVertexArray(self.vao)

　　　　# draw

❽　　　glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6*self.numP)

在❶行，激活第一个OpenGL纹理单元（GL_TEXTURE0）。我们只有一个纹理单元，但由于在OpenGL上下文中，同一时间可以激活多个纹理单元，所以针对每个纹理单元显式调用是良好的编程习惯。在❷行，激活纹理对象，它是在ParticalSystem的构造函数中，利用glutils.loadTexture()和火花图像创建的。

纹理利用采样在着色器中访问，在❸行，设置采样变量使用第一个纹理单元GL_TEXTURE0。然后，利用OpenGL混合切除纹理中的黑色像素，但这些“看不见”的像素仍然具有关联的深度值，可以掩盖那些在它们后面的、其他粒子的某些部分。为了避免这种情况，在❹行禁用深度缓存写入。

 注意 

严格来说，这是错误的绘制方式，因为如果混合这些半透明的物体和不透明的物体，它们的深度测试就不正确。渲染这样的场景，正确的做法应该是先绘制不透明的物体，然后启用混合，按深度从后到前对半透明物体排序，最后绘制它们。但是，因为有这么多运动的粒子，这个简单的近似是可以接受的，而且最后，它看起来不错，而这才是你关心的。

在❺行，设置OpenGL混合功能，以便使用从片段着色器传入的源像素的alpha值，在❻行，启用OpenGL混合。然后，在❼行绑定到创建的VAO，这启用了你建立的所有的顶点属性，在❽行，在屏幕上绘制绑定的顶点缓冲区对象。