canvas动画——粒子系统

Posted 2020-09-21 x_x

这个动画在很早之前就见过，当时就没迷住了。最近在学canavs动画，动手实现了一下。代码在这里。展示效果在这里。

这属于粒子系统的一种，粒子系统就是需要管理一堆粒子嘛，动画实现的关键在于，遍历这些粒子，并更新它们的位置。

粒子

每个粒子都需要包含自己的横纵坐标想x、y，半径r，各分量上的加速度ax、ay，速度vx、vy，还有所属的场景owner，这里的粒子加速度均为0。

// 父类
class Sprite {
    constructor(args={}) {
        this.x = args.x || 0;
        this.y = args.y || 0;
        this.vx = args.vx || 0;
        this.vy = args.vy || 0;
        this.ax = args.ax || 0;
        this.ay = args.ay || 0;
    }

    moveTo(x, y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    update() {
        this.vx += this.ax;
        this.vy += this.ay;

        this.x += this.vx;
        this.y += this.vy;
    }

    render() {
        return true;
    }
}

// 粒子
class Particle extends Sprite{
    constructor(args) {
        super(args);
        this.owner = args.owner;
        this.r = args.r || 10;
        this.color = args.color || \'black\';

        this.adjust = this.adjust.bind(this);
    }

    update() {
        super.update();
        if(this.x < this.r || this.x + this.r > this.owner.w) {
            this.vx *= -1;
            this.x = this.adjust(0, this.owner.w, this.x);
        }

        if(this.y < this.r || this.y + this.r > this.owner.h) {
            this.vy *= -1;
            this.y = this.adjust(0, this.owner.h, this.y);
        }
    }

    render(ctx) {
        ctx.beginPath();
        ctx.fillStyle = this.color;
        ctx.arc(this.x, this.y, this.r, 0, Math.PI * 2, false);
        ctx.closePath();
        ctx.fill();
    }

    adjust(min, max, v) {
        return v > max ? max : (v < min ? min : v);
    }
}

父类的update（）中用于改变对象的坐标，particle类的update（）在调用了父类的update方法之后，进行边界检测。

边界检测

边界检测属于碰撞检测的一种。在改变粒子位置之后，对粒子进行边界检测，防止粒子逃出canvas哦。本例中的粒子是圆形的，可以通过粒子中心点与边界之间的距离进行判断，若小于粒子自身半径，则对粒子坐标进行修正，确保粒子始终位于canvas中。

/*
 * this.x 粒子横坐标
 * this.y 粒子纵坐标
 * this.r 粒子半径
 * this.owner.w 粒子所在场景（canvas）宽度
 * this.owner.h 粒子所在场景（canvas）高度
 */
if(this.x < this.r || this.x + this.r > this.owner.w) {
    this.vx *= -1;
    this.x = this.adjust(0, this.owner.w, this.x);
}

if(this.y < this.r || this.y + this.r > this.owner.h) {
    this.vy *= -1;
    this.y = this.adjust(0, this.owner.h, this.y);
}

当粒子坐标超出边界时，使用adjust（）重置粒子坐标，确保粒子在canvas内。

adjust(min, max, v) {
    return v > max ? max : (v < min ? min : v);
}

粒子系统

粒子系统就是对粒子进行管理的。

this.nodes = [];   // 保存粒子
this.edges = [];   // 粒子成对保存，用于连线

存储edges时，使用双层循环，内循环n的从i + 1开始，避免重复保存。

for(let i = 0, len = this.nodes.length; i < len; ++i) {
    for(let n = i + 1; n < len; ++n) {
        this.edges.push({
            from: this.nodes[i],
            to: this.nodes[n]
        })
    }
}

计算两个粒子之间的距离。

lengthOfEdge(edge) { 
    let w = Math.abs(edge.from.x - edge.to.x),
        h = Math.abs(edge.from.y - edge.to.y);
    return Math.sqrt(w * w + h * h);
} 

粒子间距离越短，连线越粗、越深。

this.ctx.lineWidth = (1 - l / this.threshold) * 2.5;
this.ctx.globalAlpha = 1 - l / this.threshold;

超出一定距离就不连线。

let l = this.lengthOfEdge(edge);
    if(l > this.threshold) {
    return;
}

鼠标事件

这里为了与用户有互动，加入了鼠标事件。当鼠标在canvas内移动时，第一个粒子nodes[0]的跟随鼠标移动。当鼠标静止或者在canvas外时，则按照原来的速度进行移动。

mouserEnter(e) {
    this.mouse = this.nodes[0];
}

mouseMove(e) {
    this.mouse.x = e.offsetX;
    this.mouse.y = e.offsetY;
}

mouseLeave() {
    this.mouse = null;
}

至于动画的更新，建议使用requestAnimationFrame（）。