前言：从几何到物理的跃迁

在前三章中，我们分别探索了频谱的几何律动、流体的贝塞尔呼吸以及柏林噪声的混沌美学。这些动效本质上都是基于时间的函数映射（Time-based Mapping）。而本章，我们将引入一个更为生动的维度：物理仿真（Physical Simulation）。

我们将不再通过简单的数学公式决定 UI 的位置，而是为屏幕上的数千个粒子注入“质量”与“速度”，并利用**万有引力（Gravitation）与脉冲斥力（Pulse Repulsion）**构建一个动态的粒子物理场。在 OpenHarmony (鸿蒙 NEXT) 系统上，这种基于欧拉积分（Euler Integration）的渲染方案，将为用户呈现出一种如星云爆发、如潮汐起伏的深邃视觉体验。

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目录

1. 视觉美学：星云爆发的动能表达
2. 数学模型：万有引力与排斥力的物理博弈
3. 逻辑流程：欧拉积分与粒子动力学
4. 核心代码解析：引力场绘制器的实现
5. 鸿蒙性能调优：数千级粒子的渲染边界
6. 结语

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视觉美学：星云爆发的动能表达

粒子物理场的设计核心在于“引力平衡（Gravitational Balance）”。

当音乐处于低谷，系统以向心引力为主，数千个粒子向屏幕中心缓缓汇聚，形成致密的星云核。而当强节奏的低音（Bass）脉冲袭来，系统瞬间产生强大的离心斥力，粒子随之向外炸裂，模拟出宇宙大爆炸（Big Bang）般的冲击感。这种从极致汇聚到瞬间爆发的视觉反差，能够完美还原《用心良苦》中情感的积蓄与倾泻。

维度	第三章：柏林噪声场	第四章：粒子物理场
核心逻辑	连续场模拟、多维频率叠加	离散物理仿真、受力分析
交互质感	梦幻、流转、朦胧	灵动、爆发、力量感
计算模型	数学函数计算	欧拉积分位置更新

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数学模型：万有引力与排斥力的物理博弈

每个粒子 $P$ 在空间中的受力遵循牛顿力学。设屏幕中心为 $C$，粒子到中心的距离向量为 $\vec{r}$，其受到的合力 $\vec{F}$ 为：

[ \vec{F}{total} = \vec{F}{grav} + \vec{F}_{rep} ]

其中，引力遵循反平方律，确保粒子的汇聚感：
[ \vec{F}_{grav} = G \cdot \frac{M}{r^2} \cdot \hat{r} ]

排斥力则与音频能量 $E$ 绑定，实现节奏驱动的爆发：
[ \vec{F}_{rep} = -K \cdot E \cdot \frac{1}{r^2 + \delta} \cdot \hat{r} ]

通过欧拉积分（Euler Integration），我们在每一帧更新粒子的状态：

1. 计算合力 $a=F/m$
2. 更新速度 $v_{t+1}=(v_t+a\cdot \Delta t)\cdot \text{friction}$
3. 更新位置 $p_{t+1}=p_t+v_{t+1}$

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逻辑流程：欧拉积分与粒子动力学

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核心代码解析：引力场绘制器的实现

在 ParticlePainter 中，我们利用 energy 变量实时干扰物理常数，实现“爆发”与“回归”的切换。

1. 受力分析核心算法

引力与斥力的博弈直接决定了粒子的走向：

// 引力：恒定引导粒子向中心汇聚
double force = (G / distSq) * 500;
// 斥力：受音频能量驱动，产生瞬间爆发力
double repForce = (repulsion / (distSq + 1000)) * -100;

double totalForce = force + repForce;
Offset accel = (dir / dist) * totalForce;

2. 状态持续演化

利用 friction（摩擦系数）维持系统的稳定性，避免粒子速度无限增长：

// 欧拉积分位置更新
p.velocity = (p.velocity + accel) * friction;
p.position += p.velocity;

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鸿蒙性能调优：数千级粒子的渲染边界

在鸿蒙 NEXT 系统的 120Hz 高刷新率下，大规模离散粒子的计算与绘制是性能考验：

1. 批量绘制优化：避免在循环中调用 canvas.drawCircle，转而使用 canvas.drawPoints(PointMode.points, ...)。这种方法能显著降低 GPU 的绘制调用次数（Draw Call），在鸿蒙上实现 1000+ 粒子渲染不掉帧。
2. 物理逻辑简化：为了性能，我们简化了粒子间的相互作用力（N-Body Problem），仅计算粒子与中心锚点的相互作用，将复杂度从 $O(N^2)$ 降低到 $O(N)$。
3. 渲染树卸载：利用 AnimatedBuilder 仅对 Canvas 层进行重绘，隔离 UI 上的文字和按钮，减少不必要的重绘区域。

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结语

粒子物理引力场是将数学规律与艺术情感相结合的高级尝试。它让我们在鸿蒙系统的画布上，看到了万有引力与排斥逻辑在节奏指引下的华丽共舞。在下一章中，我们将回归到经典的分形几何，探索无限循环的视觉迷宫。

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作者注：本文所涉及代码均已在鸿蒙真机环境验证。艺术不仅存在于画廊，更存在于每一行逻辑严密的 Coder 手中。

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