粒子、体积、雾与流体：20篇复现

覆盖粒子流、厚体积、雾、烟、云、水和流体的步进、积分与混合。

先预测，再建立证据

先预测：如果只把ShaderX中的DirectX 8/9、早期GLSL或固定功能接口替换成现代API，哪些数据顺序、精度、过滤和同步假设会改变？体积和粒子效果必须区分密度表示、沿程积分、合成顺序与时间更新，不能只凭柔和外观判断。本页用、、、和建立统一验收语言。

官方范围与唯一归属

来源：ShaderX 1 · ShaderX 2 · Introductions & Tutorials · ShaderX 2 · Tips & Tricks · ShaderX 3 · ShaderX 4 · ShaderX 5 · ShaderX 6 · ShaderX 7。以下原篇只在本主题拥有一个主归属；其他主题可以引用，但不得重复计入329篇覆盖。

ShaderX 1 · 3篇

SXX-SX1-23 · Rendering Ocean Water：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX1-24 · Rippling Reflective and Refractive Water：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX1-32 · Truly Volumetric Effects：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

ShaderX 2 · Introductions & Tutorials · 1篇

SXX-SX2I-04 · Introduction to Different Fog Effects：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

ShaderX 2 · Tips & Tricks · 6篇

SXX-SX2T-08 · Rendering Objects as Thick Volumes：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX2T-09 · Screen-aligned Particles with Minimal VertexBuffer Locking：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX2T-17 · Rendering Volumes in a Vertex & Pixel Program by Ray Tracing：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX2T-19 · Drops of Water and Texture Sprites：固定采样域、导数、LOD、格式和边界，分别测表示误差、缓存行为与外存流量。
SXX-SX2T-20 · Advanced Water Effects：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX2T-32 · Layered Fog：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

ShaderX 3 · 2篇

SXX-SX3-10 · Massively Parallel Particle Systems on the GPU：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX3-47 · Volumetric Clouds：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

ShaderX 4 · 1篇

SXX-SX4-14 · Fog Volumes：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

ShaderX 5 · 3篇

SXX-SX5-22 · Spherical Billboards for Rendering Volumetric Data：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX5-23 · Per-Pixel Lit, Light Scattering Smoke：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX5-24 · Volumetric Clouds and Mega Particles：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

ShaderX 6 · 3篇

SXX-SX6-05 · Computing Per-Pixel Object Thickness in a Single Render Pass：围绕介质状态拆出输入、核心变换、输出、失败边界和现代GPU证据，避免只复述效果名称。
SXX-SX6-26 · Sunlight with Volumetric Light Rays：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。
SXX-SX6-27 · Procedural Ocean Effects：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

ShaderX 7 · 1篇

SXX-SX7-06 · Efficient Soft Particles：定义密度或粒子状态、积分步长、透射与合成顺序，再做步长收敛和重叠压力测试。

核心模型与不变量

体积和粒子效果必须区分密度表示、沿程积分、合成顺序与时间更新，不能只凭柔和外观判断。复现时先写输入、输出、坐标或数据域、迭代顺序、误差判据和资源生命周期，再讨论接口迁移。任何优化都要指出它保持、近似或放弃了哪条关系。

output = stage(input, constants, resources)

error = norm(reference - candidate)

cost = ALU + samples + bandwidth + synchronization

accept = correctness * compatibility * performance

公式里的量必须给出范围、单位、空间、精度和生产者。画面相似不代表算法等价；数值接近也不代表带宽、时序和设备边界相同。

最小现代探针

float4 ProbeStage(float4 inputValue, float4 constantsValue) {
    float4 candidate = EvaluateInvariant(inputValue, constantsValue);
    return float4(candidate.xyz, 1.0);
}

探针一次只暴露一个阶段。先使用常量、解析输入和小规模CPU参考确认关系，再逐步恢复纹理、变体、并行和历史数据。

历史载体到现代路径

original article -> assumptions -> invariant -> reference
reference -> modern shader/compute path -> intermediate evidence
evidence -> image or numeric diff -> target-device acceptance

旧shader model、寄存器语义、effect框架、render-to-texture和多pass接口可以变化，但读写依赖、采样边界、精度和同步不能被省略。迁移报告要明确标记完全等价、受控近似和不可直接迁移。

性能、兼容与失败边界

固定设备、驱动、分辨率、场景、帧阶段和统计窗口，分别报告CPU提交、GPU时间、外存流量、显存峰值与画质误差。历史技巧在现代GPU上可能被编译器、缓存或专用硬件替代，必须以捕获而不是名称判断。

{"source":"volume + article id","correctness":"reference diff","compatibility":"api and device matrix","performance":"end-to-end metrics","failure":"minimal replay"}

固定卷号、篇名、来源、原始平台和输入输出。
写出核心不变量、CPU或离线参考以及现代GPU路径。
构造正常、边界、退化和超容量输入，保存中间证据。
在目标设备重放，记录图像或数值误差和端到端成本。

常见误区

练习

本章回顾

粒子、体积、雾与流体页承载20篇唯一原文；每篇都回到问题、不变量、现代实现、边界和证据，而不是只保留一个效果名称。