|
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
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!;)
|
