Частицы и эффекты

Каждая частица — запись из шести полей: позиция x и y, скорость vx и vy, остаток жизни life и полный запас ttl. Числа берутся float32: ровно такие ждут функции пакета vector, и конвертации в горячем цикле не нужны. Цвет — color.NRGBA со всеми четырьмя каналами: альфа понадобится для затухания. Позиции и скорости — дробные: целые пиксели дали бы дёрганый рой, а float32 хранит доли без лишней памяти. Пара life и ttl — сердце модели: при рождении они равны, каждый тик логики уменьшает life, а отношение life к ttl даёт долю оставшейся жизни — из неё считаются и прозрачность, и размер. Формулы движения — те же, что в уроке про движение и дельту, только скорость здесь меняется ещё и сама: множитель-сопротивление тормозит частицу, гравитация тянет вниз.

Отдельных типов «частица-взрыв» и «частица-дым» заводить не нужно: различие живёт в стартовых параметрах — скорости, цвете, ttl. Одна структура, разные константы рождения: так таблица параметров в конце урока описывает пять эффектов без единого нового типа. ttl — константа рождения, и хранить его рядом с life выгодно: не нужен параллельный массив с параметрами, а формула альфы остаётся локальной парой полей.

Рождение частиц — событие, а не процесс: столкновение снаряда с врагом зовёт spawnExplosion, и за один вызов срез пополняют двадцать-тридцать записей. Круговой разлёт получается из случайного угла: rand.Float64 умножается на два пи, скорость выбирается в диапазоне от минимума до максимума, косинус и синус переводят угол в vx и vy. Для следа героя всё скромнее: одна-две частицы за тик в точке кормы, малая скорость, короткая жизнь.

Источник случайности — math/rand/v2: rand.Float64 даёт дробь от нуля до единицы, rand.IntN — целое в диапазоне, и сидировать генератор не нужно. Правило эмиссии то же, что у всего состояния прошлого урока: спавнит только Update. Диапазоны скоростей задавайте базой и шириной разброса, а не парой магических чисел: поменять ширину — то же самое, что поменять характер эффекта. При роях на много врагов держите бюджет: двадцать частиц на эффект и не больше сотни рождений за тик. Draw, встретив пустой срез, честно ничего не рисует; если взрыв случился — он случился в тике логики, и никакая отрисовка не порождает объекты задним числом.

Рисование частиц — самый дешёвый код урока: цикл по срезу, счёт альфы, один вызов vector. Доля жизни frac := p.life / p.ttl умножается на 255 и обрезается до uint8 — цвет частицы тает вместе с ней: свежий взрыв плотный оранжевый, умирающий прозрачный. Цвет копируется из записи перед изменением альфы: color.NRGBA — значение, и исходная частица среза не портится. Форма — прямоугольник vector.DrawFilledRect три на три пикселя или круг vector.DrawFilledCircle: для десятков частиц сглаживание выключают, antialias false, потому что каждая истина стоит лишнего прохода.

Размер — второй параметр эффекта: искры три на три, дым восемь на восемь с низкой альфой, и варьируется он константой рядом с ttl, без новых полей. Координаты частиц — мировые: если мир скроллится, применяйте камеру из урока про камеру так же, как для спрайтов, — иначе взрыв останется висеть в углу экрана, пока мир уезжает. Частица не знает про камеру ничего: это свойство отрисовки, а не данных. Здесь работает тот же закон прошлого урока: Draw читает срез, но не пишет ни в одно поле — частицы в кадре не рождаются и не умирают. Затухание тут не зависит от частоты кадров: доля жизни считается из тиков логики, поэтому эффект тает одинаково на 60 и на 144 герцах.

append на прототипе честен, но у него есть цена: рост среза аллоцирует новый массив, старый уходит сборщику мусора, и на сотнях частиц за тик GC напоминает о себе паузами. Решение — пул: фиксированный срез на максимум частиц, например тысячу, и индекс живого диапазона. Мёртвые записи не удаляются, а переиспользуются: спавн берёт следующую ячейку и перезаписывает её поля, компоновка живых делается обменом с последним элементом диапазона. Аллокаций ноль после старта — срез создан один раз, и сборщику мусора нечего забирать. Реализация пула начинается с make на максимум частиц при старте игры: ёмкость выделена один раз, и дальше ни один спавн не трогает аллокатор; спавн пишет в следующую ячейку живого диапазона, а отсеивание обменивает мёртвую ячейку с последней живой и укорачивает диапазон — обе операции это присваивание пары полей.

Компромисс пула — потолок: частиц больше максимума не бывает, и spawnExplosion при переполнении либо пропускает рождение, либо перезаписывает самую старую запись. Для аркады потолок в тысячу — не ограничение, а защита: даже залипшая на коллизии пара не съест память. Подробный разбор стоимости аллокаций и пауз ждёт в уроке про производительность — там же профилировщик покажет, сколько выигрывает пул. Пока запомните правило: горячий цикл без аллокаций — это фиксированный срез, а не append.

Числа из таблицы — стартовые, а финальные подбираются игрой: у взрыва должно быть время дочитаться, у следа — не замылить экран. Два ползунка дают девяносто результата: ttl и число частиц. Много короткоживущих частиц читаются как искра, мало долгоживущих — как дым; сбалансированный взрыв — среднее между ними с большим разбросом скорости. Отладке помогает счётчик живых частиц в углу HUD: если после десяти взрывов число не вернулось к нулю, где-то живёт вечная частица — ищите пропуск уменьшения life или отказ от отсеивания.

Эффекты подчиняются геймплею, а не наоборот: взрыв, закрывающий врага на полсекунды, стоит игроку жизни. Частицы — украшение поверх честного состояния из прошлого урока: очки начислены в Update, частицы только празднуют событие. Случайность не обязана быть воспроизводимой: если захочется повторных взрывов один в один — сидируйте генератор на эффект, но для аркады чистый rand честнее и проще. Полезна и отладочная клавиша, рожающая взрыв под курсором: баланс превращается из правок кода в игру, а замороженный ttl делает траектории видимыми линиями, по которым читаются и drag, и гравитация.