微粒系統

概述

微粒系統是個數學形式，可以表示下列行為：

1、動態和時間相關的。

2、與各個小成分高度並行的。

3、複雜的。

這種行為的例子有煙囪、火、一群飛鳥、雪花和幾百種其他現象。微粒系統是環境無關的，即可以建模非常不同的情形。微粒系統是個工具，但本身不針對特定實例。通過改變一些內部成分，可以適合不同問題，只要符合上述全局原則。

微粒系統是80年代初由Pixar(當時是盧卡斯電影特效小組的一部分)為電影((Star Trek lI：The Wrath ofKahn))推出的。具體地說，微粒系統表示星球表面的連鎖反應爆炸，使星球從死亡、荒漠的樣子變成充滿生機的生態系統。

微粒系統主要包括一組微粒，根據某些現成的程式動態改變。可以建模各個雨滴的重力與風吹效果，小鳥執行簡單AI程式，等等。所有微粒用相同參數控制其外觀和行為，但在生態系統進化過程中，各有不同的進化，呈現出豐富多彩的自然界。

微粒系統可以大致分為兩大類，稱為局部微粒系統和全局微粒系統。局部系統的一組微粒好像是各自獨立的，因此不考慮微粒之間的互動，所有計算都是對當前微粒局部進行的。另一方面，全局微粒系統則是相互作用和回響的微粒系統，這樣微粒系統中各個個體部分取決於自己的特徵，部分取決於與小組其他微粒的互動。

通常，局部系統就是全局系統的簡化形式。例如，假設樹上的一組落葉被風吹動。如果要精確建模，則要考慮兩片或多片葉子互相碰撞時的軌道，使一片落葉的行為依賴於其他落葉。顯然，這樣便用到全局微粒系統。但許多遊戲忽略葉子互相碰撞，簡化成用局部微粒系統實現。

顯然，全局微粒系統產生更複雜、更有趣的行為，但半高性是有代價的，計算微粒的互動會大大增加計算成本。因此，全局微粒系統要慎重處理。