🎇 ⚪️ 🙇🏽 3D粒子寿命 🔸 🔤 👩🏻‍⚖️

嗨！我决定与读者分享我在三维空间中粒子系统的小型实验。我以Habré上有关2D空间中粒子实验的出版物为基础。

让我们从指向促使我采取行动的文章的链接开始。但是还有另一个原因，自从最近我在实验中越来越多地转移到Ubuntu以来，自从免费安装OS以来，很多事情都变得不错了。有一些缺点，我为非标准操作系统安装的驱动程序而苦恼，例如两个视频卡和多个监视器。

我以C ++为基础，增加了对CUDA作为计算平台的支持，其中有很多粒子，中央处理器显然无法实时应对此类负载，而Ogre3D图形引擎则在公司中提供。他们制作了粥，我将在2D版本的模拟中使用动画和引述来对Gif叙述进行调味。

“首先，我跟随“生命”游戏的脚步：每个粒子都有一个“人口过剩”计数器，该计数器等于到其他粒子的距离的平方的平方和。如果此计数器小于某个极限，即邻居很少，则该粒子被其他粒子吸引，并且如果有很多邻居，它会排斥，如果粒子相交，则它们在任何情况下都会排斥，以免彼此穿过。

我们将粒子随机散布在磁场周围，看看会发生什么。”

进阶影片
现在介绍一下程序中发生的逻辑。创建具有特定参数的粒子数组。一些参数负责物理属性：半径，质量，速度等，用于在粒子之间创建键的部分，例如：粒子的类型，与其他粒子的粒子连接数等。在仿真中，平均而言，我要使用700到3000个粒子，因为我想实时计数，因此，由于计算量增加，较大的值导致图像无法显示。然后，所有这些东西都转移到视频卡的内存中，在GPU的强并行化模式下，GPU处理三个主要子程序：粒子运动的模拟，粒子碰撞（碰撞）的处理以及粒子之间键的形成和破坏。

“我们正在改变游戏规则。我们将不再计算邻居。让粒子根据其类型简单地吸引或排斥。如果所有粒子属于同一类型，则只有两种选择：它们全部排斥或全部吸引。”

我尝试了几种选择，分别用于吸引力排斥力，与粒子之间距离的线性相关性，与距离成反比等。取决于二次方的逆相关性，但对作用半径有限制，例如45粒子半径。

“我们不会改变太多规则。相反，我们将添加一个新功能。现在粒子将在很短的距离内形成键。如果粒子相互连接，它们将不断相互吸引。这种吸引力不会随着距离的增加而减弱。但是，如果距离超过某个阈值，则连接断开。”

在这里，规则发生了一点变化，引入了键形成的距离，它是键破坏的距离和键中粒子的静止距离，也就是说，粒子不断地试图占据静止位置附近的位置，因此，在离散时间，粒子在零位置附近振荡。这在所有视频上都可见。在形成诸如弹性之类的键时，可以应用更复杂的定律，但是现在我已经对其进行了简化，但是我们有“主要汤”而不是固体。

进阶影片

或作为图片

然后，反复试验过程开始。首先，在GPU上进行编程需要格外小心，即所谓的“共享数据的读-修改-写竞赛”，这意味着当多个线程同时尝试更改变量时可能会出现问题。不稳定的产生如下：

然后有必要限制进行实验的空间区域，首先想到的是一个立方体。但是由于该程序第一版的错误，粒子大胆地爬出了它，形成了类似于70年代小说中的空间站的东西。

视频的扩展版

俗话说，如果不是立方体，那就放一个球：

这里的逻辑是，在离开粒子中心之后，力开始与粒子的运动相反，甚至看起来像重力。

__device__ static int Links[3][3] = {{1,0,1},{1,0,0},{1,1,0}}; __device__ static int LinksField[3][3] = {{0,0,0},{0,0,1},{0,0,0}}; __device__ static int LinkTypeSize[3] = {3,8,2}; __device__ static int LinkTypePP[3][3] = {{0,1,1},{8,1,6},{0,1,1}};

他按原样带来了一段代码，它们是三种类型的粒子彼此相互作用的矩阵。
-第一行是键形成的原理：1有机会与另一个粒子建立连接，0则没有。
-第二行是粒子排斥的吸引力定律。实际上，在该实施例中，除了第二种类型的粒子对第三种的吸引之外，所有的彼此排斥。您当然可以镜像矩阵，但是在这种情况下。
第三行是按类型划分的常见粒子键的数量。
-第四是与每种类型的粒子的粒子键数量，例如，第一类型不能与自身形成键。

我们以强布朗运动得到粒子：

视频的扩展版