在初試PyOpenGL一 (Python+OpenGL)講解Pyopengl環境搭建，網格，球體，第一與第三人稱攝像機的實現。在初試PyOpenGL二 (Python+OpenGL)基本地形生成與高度檢測 里以用高程圖生成地形以及以球體做三人稱漫游。初試PyOpenGL三 (Python+OpenGL)GPGPU基本運算與乒乓技術 里實現了基本的GPGPU運算。
我認為比較完善的GPU粒子系統應該如下，粒子初始化可以放在CPU里，但是相關數據運算首先要放在GPU里，並且運算后的數據也應該放在顯存里，而不是內存里。故用第三篇實現GPU粒子系統不滿足，因為他數據是存放在紋理中，要放入VBO里，必需先讀取經過內存,然后存放入顯存里，這里雖然運算是放入GPU了，但是數據要經過顯存-內存-顯存的過程，產生不必要的消耗，並且，因為數據是存放在紋理的像素里，故限定在片斷着色器中，這二個限制導致第三篇里的內容不能用來實現GPU粒子系統，而是用來實現一些需要結合CPU與GPU結合處理的運算。
在這里，我們采用OpenGL 里的Transform Feedback,和第三篇采用FBO結合浮點紋理不同，Transform Feedback簡單來說，傳入一個VBO，經過GPU運算后，放入另一個VBO中，注意二點，操作都是針對VBO，也就是針對顯存，故不需要經過CPU與內存，還有一點就是在Transform Feedback里，一個緩存不能同時作為輸入和輸出。
首先來看一下簡單的例子介紹Transform Feedback的基本應用，首先指出一點，GLSL3.0與GLSL4.0的Transform Feedback寫法有些區別，手上分別有支持3.0與4.0的顯示，但是為了更好的兼容性，選擇3.0的寫法，相應代碼和着色器代碼如下：
簡單變換反饋的着色器
着色器基本參數設置
Transform Feedback基本流程
着色器里代碼很簡單，傳入一個float數據，返回二個float數據，上面我們傳入一個數組，[1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]，經過着色器里簡單運算，分別返回這個數據加3值，與一個固定值1.0.然后在transformFeedback我們為了驗證正確與否，需要讀取VBO里的數據。在這里，pyopengl可以使用glGetBufferSubData與glMapBuffer來得到VBO里的數據，需要注意的是，python與c之間的一些指針，數據的轉換，引入ctype,聲明ctype類型的數組，然后轉換成對應的指針，填充這個數組后，然后轉換把指針轉化成numpy里的數組.得到的數據如下：
可以看到，傳出的數據是4，1，5，1，6，1，7，1，8，1，對比傳入的是1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0。驗證正確。
下面我們以上面的例子來實現我們的粒子系統，這里先入相關Python代碼。
粒子系統乒乓
結合前面的例子和上文中的乒乓來看，粒子在這里我們每個定義七個數據，前三個用來表示他的位置，后三個用來表示他的速度，最后一個用來表示他在顯存里的存活時間。在update就是把數據從一個緩存經過GPU運算放入另一個緩存的過程，例如第一楨，我們傳入fvbo,然后數據輸出到svbo.在第二楨里，數據就從svbo經過GPU傳入到fvbo，第三，第四分別如第一，第二。這樣就能實現如第三篇中的乒乓技術。然后在顯示render里，我們就用當前輸出的緩存里的數據簡單的輸出顯示，本文只是介紹用法，實現如雪花，雨滴，瀑布等特效需要對相關初始化粒子，着色器代碼，添加紋理做更改，但是基本處理還是如上。
下面是着色器代碼，實現粒子與球的碰撞，也有與地面的交互。代碼如下：
粒子系統着色器代碼
整個過程比較簡單，也只考慮一些基本的碰撞，比如球的速度也應該影響碰撞后粒子的方向，但是這里只考慮粒子碰撞球后反射的方向，與地面的碰撞后，不會反彈，會慢慢停止向前移動。
最后一些相關着色器的參數設置代碼。
粒子系統參數設置
在本文中，試着用了5千W個粒子，發現初始化很慢，花了十幾秒，但是楨數和5000個粒子基本沒有差別，從這里可以看出，GPU並行處理的強大之處。
完整代碼：PythonGPU粒子系統.zip 操作方式EDSF前后左右移動，WR分別向上與向下，鼠標右鍵加移動鼠標控制方向，V切換第一人稱與第三人稱。UP與DOWN切換前面操作的移動幅度。