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T&C LAB-AI

Robotics

Computer Graphics and Programming

Lecture 13

Particle Effect

Jeong-Yean Yang

2020/12/8

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Our World can NOT be Perfectly Modeled

• We start to understand our world by Ray tracing

– One pixel color is the combination of many lights interaction
– Simple Modeling implies Simple Result (Not Realistic)

• World is filled with Stochastic Processes

– From the viewpoint of Ray Tracing, We omitted dusts in air.
– Dust is modeled by Probabilistic Distribution as in 

Probabilistic Robotics ^^

• From the Multiple Objects Interaction, 

– The Concept of “Particle Effect” arises.

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Our World works under Quantum Computing

• The basic of Material meets Quantum

– Higgs-Boson is an elementary particle.
– Quantum excitation of Higgs field, and so on.

• Small sized Object interacts with others

– Cells Vs. Human

• Fluid dynamics and Heat transfer is modeled by 

mathematics. 

– But, boundary condition is simplified in many cases.
– Explicit model Vs. Implicit model

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Particle Effect

• Fire or Fluid movement is defined as  

– the integration of many Particles or elements.

• Multiple Object with Random Movements looks 

Realistic.

• Each particle has some attributes

– Life cycle, Color variance, Size, moving direction

• Each particle works during its Life then it dies

( After the death, a particle starts a new Life)

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Example of 

“Fire” with uParticle

• uParticle is composed of 300 objects

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• uParticle is inherited by uObj

• Random with mean and 

variance

• mXXX  mean of XXX
• vXXX  variance of XXX

2

2

~

( ,

)

:

: variance

X

N

mean

 


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Particle is RECREATED after Death

uParticle::Set()

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Function Random returns -1.0~ 1.0

Position is varying

-vpos + mpos< Position< vpos+mpos


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Template for Particle Effect

:uGL-42-ParticleEffect

• GLSL is simple.  

– Shader.fsh and shader.vsh for only 2D texture mapping

• Gaussian distribution like texture named “gauss.png”
is used for Every Particle

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Gauss.png

300 particles 

are overlapped

Particle effect


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Key Point of Particle Effect is

Overlapped Images 

• OpenGL has Blending function for Mixing Images 

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Enable 

Blending

Disable

Blending


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Particle Works by Timer function

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Particle’s life is reduced in every turn

Particle moves toward some direction

Particle’s size is varied


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Ex1 ) Fire with Fixed Scale Particle

• Color =[ R,G,B,A],  Alpha, A is used for Blending.

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10

20

Particle’s 

position will be 

limited with 

width=5 and 

height =10

Mean color is red

Red Color variance 

is higher.


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Fire without Scaling Vs with Scaling

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Create particle with a variety of scale factor

Scale is controlled 

by life proceeding

Scale is fixed

after creation


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Ex 2) Initial Position and Direction Changes

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Upward direction

Higher Position variance 

+

Positive Y Direction

Positive and negative y 

direction variance


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Thank you for Listening Graphics Class

Welcome to Homework Hell

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