Авторизация



Счетчики

Детские аниматоры на день рождения ребенка.

Обмен ссылками

Блог программиста
Главная Borland C++ Builder Эффект пламени (пример двойной буферизации)
Эффект пламени (пример двойной буферизации) PDF Печать E-mail
Автор: Андрей   
10.12.2009 20:34

Описание программы
Расположение компонентов на форме
Свойства компонент
Код программы
Код с подробными комментариями
Советы по улучшению и расширению программы

Описание программы
Программа, предложенная сегодня вашему вниманию, представляет интерес сразу с двух точек зрения. Во-первых, это просто красивая программа, более или менее достоверно рисующая эффект пламени. Во-вторых, она представляет собой хороший пример двойной буферизации, наглядно демонстрируя - для чего эта двойная буферизация нужна и насколько она эффективна. Давайте я расскажу о каждом аспекте поподробнее.
Итак, прежде всего непосредственно про реализацию самого эффекта пламени. Чтобы смоделировать его, я представил себе пламя как объект, состоящий из отдельных искр, которые зарождаясь где-то в нижней части объекта (там, где сгорает нечто горючее), затем, будучи легче воздуха, поднимаются вверх, попутно прогорая и постепенно теряя свою яркость. При этом я считаю, что в момент своего зарождения искра выбрасывается из точки своего образования с достаточно произвольной скоростью как горизонтальной, так и вертикальной (впрочем, только вверх); далее - что в процессе ее движения на искру действуют силы - во-первых, подъемная сила, а значит, она поднимается вверх ускоренно, во-вторых, сила сопротивления воздуха, следовательно, горизонтальная составляющая ее скорости снижается, пока не станет равной нулю. Наконец, я предполагаю, что яркость искры постоянно уменьшается, а когда становится равной нулю - искра прогорела.
Исходя из этих предположений, я сделал искры классом, создал массив искр, решив, что пламя будет разгораться постепенно - при каждом срабатывании таймера число горящих искр будет увеличиваться, пока не будут гореть сразу все. А когда искра прогорает, она заново "зарождается" где-то внизу (при этом точное место определяется достаточно произвольно).
Что же касается, двойной буферизации, то ее идея проста - процесс построения изображения происходит на обычно невидимом графическом объекте (буфере), а по завершении этого построения содержимое буфера просто копируется туда, где изображение должно выводиться. Делается это для борьбы с эффектом мерцания в ситуации, когда за один проход изменяются цвета многих пикселей (много объектов меняют свое положение). В случае с C++ Builder'ом это обычно выглядит так: имеется объект типа TBitmap, в Canvas которого рисуется все изображение, а потом готовое изображение рисуется в Canvas формы. В данном конкретном случае вместо канвы невидимого битмапа и канвы формы используется канва двух объектов типа TPaintBox. С принципиальной точки зрения это не имеет абсолютно никакого значения, но позволяет воочию увидеть - что творится там, где изображение строится в реальном времени (это буфер, его мучения мы обычно не видим), и как все здорово и красиво в конечном изображении, куда копируется уже готовая картинка из буфера.

Используются следующие компоненты: Button, Edit, PaintBox, Timer.

Расположение компонентов на форме

Расположение компонентов на форме программы "Эффект пламени (пример двойной буферизации)"

Свойства компонент, измененные по сравнению со стандартными
Button1:
Caption: "Старт"
PaintBox1:
Height: 345
Width: 193
PaintBox2:
Height: 345
Width: 193
Timer1:
Enabled: false
Interval: 10

Код программы

#include <math>

const int N = 5000;

class FirePointClass
 {
 public:
 void Activate();
 void Evolution();
 void Drawing();
 bool IsBurning();
 private:
 int ColorChange;
 double X, Y;
 double Vx, Vy;
 int FirePointColor;
 };
void FirePointClass::Activate()
 {
 Randomize();
 X = random(11) - 5; Y = 0;
 Vx = 100.0 - random(200);
 Vy = random(100);
 FirePointColor = 0x000000FF;
 ColorChange = -0x00000001;
 }
void FirePointClass::Evolution()
 {
 X += 0.01 * Vx;
 Y -= 0.01 * Vy;
 if (abs(Vx) >= 0.1)
  Vx -= 1 * (Vx / fabs(Vx));
 Vy += 0.5;
 FirePointColor += ColorChange;
 }
void FirePointClass::Drawing()
 {
 int XX = (Form1 -> PaintBox1 -> Width) / 2;
 int YY = (Form1 -> PaintBox1 -> Height) - 20;
 Form1 -> PaintBox1 -> Canvas -> Pixels[XX + X][YY + Y] = TColor(FirePointColor);
 }
bool FirePointClass::IsBurning()
 {
 return(FirePointColor > 0x00000000);
 }

FirePointClass FirePoint[N];
int n;
//--------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)
{
n = 0;
Timer1 -> Enabled = true;
}
//--------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::Timer1Timer(TObject *Sender)
{
TRect Rect = TRect(0, 0, PaintBox1 -> Width, PaintBox1 -> Height);
PaintBox1 -> Canvas -> Brush -> Color = clBlack;
PaintBox1 -> Canvas -> FillRect(Rect);
for (int i = 0; i <= n; i++)
 if (FirePoint[i].IsBurning())
  FirePoint[i].Evolution();
 else
  FirePoint[i].Activate();
for (int i = 0; i <= n; i++)
 FirePoint[i].Drawing();
PaintBox2 -> Canvas -> CopyRect(Rect, PaintBox1 -> Canvas, Rect);

if (n < N - 1) n++;
Edit1 -> Text = n;
}

Код программы с комментариями

#include <math> //Подключаем математическую библиотеку

const int N = 5000; //Число "искр"

class FirePointClass //Класс "искр" (конструктор не требуется, т.к. при каждой
  //активации "искры" свойствам заново присваиваются новые начальные значения)
 {
 public:
 void Activate(); //Функция, активирующая заново прогоревшую "искру"
 void Evolution(); //Изменения свойств при каждом срабатывании таймера
 void Drawing(); //Функция рисования "искры"
 bool IsBurning(); //Не прогорела ли еще "искра"
 private:
 int ColorChange; //Величина изменения цвета искры за один шаг
 double X, Y; //Координаты
 double Vx, Vy; //Компоненты скорости
 int FirePointColor; //Текущий цвет
 };
void FirePointClass::Activate()
 {
 Randomize(); //Обеспечиваем случайность "случайных чисел"
 X = random(11) - 5; Y = 0; //Задаем начальные координаты
 Vx = 100.0 - random(200); //Задаем начальную скорость
 Vy = random(100);
 FirePointColor = 0x000000FF; //Вначале искра красного цвета
 ColorChange = -0x00000001; //Устанавливаем шаг изменения цвета
 }
void FirePointClass::Evolution()
 {
 X += 0.01 * Vx; //Смещаем искру
 Y -= 0.01 * Vy;
 if (abs(Vx) >= 0.1) //Если горизонтальная скорость больше нуля
  Vx -= 1 * (Vx / fabs(Vx)); //Уменьшаем ее из-за "сопротивления воздуха"
 Vy += 0.5; //На искру действует "подъемная сила"
 FirePointColor += ColorChange; //Уменьшаем яркость
 }
void FirePointClass::Drawing()
 {
 int XX = (Form1 -> PaintBox1 -> Width) / 2; //Координаты точки отсчета
 int YY = (Form1 -> PaintBox1 -> Height) - 20;
 Form1 -> PaintBox1 -> Canvas -> Pixels[XX + X][YY + Y] = TColor(FirePointColor);
  //Рисуем искру в виде точки
 }
bool FirePointClass::IsBurning()
 { //Если цвет искры отличен от черного - значит, она еще горит
 return(FirePointColor > 0x00000000);
 }

FirePointClass FirePoint[N]; //Объявляем массив искр
int n; //Число уже горящих искр (для постепенного разгорания пламени)
//--------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)
{
n = 0; //Изначально нет ни одной горящей искры
Timer1 -> Enabled = true; //Запускаем таймер
}
//--------------------------------------------------------------------
void __fastcall TForm1::Timer1Timer(TObject *Sender)
{
TRect Rect = TRect(0, 0, PaintBox1 -> Width, PaintBox1 -> Height);
  //Прямоугольник, закрывающий весь PaintBox
PaintBox1 -> Canvas -> Brush -> Color = clBlack; //Устанавливаем цвет кисти
PaintBox1 -> Canvas -> FillRect(Rect); //И заливаем этим цветом изображение
for (int i = 0; i <= n; i++) //Для всех уже горящих искр
 if (FirePoint[i].IsBurning()) //Если не прогорела,...
  FirePoint[i].Evolution(); //...изменяем ее свойства
 else //Если прогорела - активируем заново
  FirePoint[i].Activate();
for (int i = 0; i <= n; i++)
 FirePoint[i].Drawing(); //Рисуем все горящие искры
PaintBox2 -> Canvas -> CopyRect(Rect, PaintBox1 -> Canvas, Rect);
  //Ключевой момент двойной буферизации - копируем готовое изображение
  //на "основной экран" (здесь - второй PaintBox)

if (n < N - 1) n++; //Если еще не все искры горят, увеличиваем их число
Edit1 -> Text = n; //Выводим количество уже горящих искр
}

Советы по улучшению и расширению программы
В принципе данная реализация эффекта пламени в своем методе является вполне полноценной и добавить сюда что-то принципиально новое трудно. Однако, вы можете сделать небольшие дополнения/исправления, например, такого плана: во-первых, можно сделать так, чтобы вектор начальной скорости искры имел всегда одну и ту же длину, но разное направление. В текущей реализации компоненты скорости генерируются независимо, однако, если случайным образом определять лишь угол вылета (от нуля до двух пи - не забывайте, что аргументами синуса и косинуса являются углы в радианах), картинка станет более достоверной - проверьте!;) Поэкспериментируйте также с интервалом угла разлета и модулем вектора начальной скорости для достижений наилучшего результата.
Также вы можете определять начальные координаты не в пределах небольшого отрезка, как сделано здесь, а смоделировать горение шнура, изогнутого весьма причудливым образом - дугой, кольцом, синусоидой, параболой, синусоидой с затухающей амплитудой... И вообще, вы можете совместить эту программу с программой построения графиков, генерируя случайным образом t в каком-то интервале, а затем параметрически вычисляя начальные координаты искры и запуская процесс ее горения.
Ну и, разумеется, вы можете и должны использовать двойную буферизацию при выводе графической информации, если предполагается активное обновление изображений. Вы сами видели, что происходит в противном случае!;)

Обновлено 15.12.2009 10:01