JavaScript动画详解(三) —— 弹动动画

kart 3年前
   <p>缓动和弹动都是那对象从已有位置移动到目标位置的方法。但是缓动是指物体滑动到目标点就停下来;而弹动是指物体来回反弹一段时间后,最终停在目标点的运动。</p>    <p>弹动,大多数时候,物体的加速度与它到目标点的距离是成比例的。</p>    <p>来看一个在现实中弹动的例子:在橡皮筋的一头系上一个小球,另一头固定起来。小球的目标点就是它初始静止悬空的那个位置点。将小球拉开一小段距离然 后松开,刚松手那一瞬间,它的速度为0,但是橡皮筋给它施加了外力,把它拉向目标点;如果小球尽可能地拉远,橡皮筋对它施加的外力就会变得越大。松手后, 小球会急速飞过目标点。但是,当它飞过目标点以后,橡皮筋又把它往回拉,使其加速度减小,它飞得越远,橡皮筋施加的力就越大;最终,它的速度降为0,又掉 头往回飞。由于受到摩擦力的影响,反复几次后,小球的运动逐渐慢下来,停在目标点上。</p>    <h2>一. 一维坐标上的弹动</h2>    <p>1 . 首先需要一个变量存储弹性比例系数,取值为0~1,较大的弹性比例常熟会表现出较硬的弹簧效果。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var spring = 0.1,      targetX = canvas.width / 2,      vx = 0;  </code></pre>    <p>2 . 接下来,计算小球到目标点的距离</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var dx = targetX - ball.x;  </code></pre>    <p>3 . 计算加速度。在这个例子中,我们设置小球的加速度与距离成正比,即加速度 = 小球到目标点的距离 × 弹性比例系数。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var ax = dx * spring;  </code></pre>    <p>4 . 把加速度累加到速度上,然后把速度累加到小球的当前位置上:</p>    <pre>  <code class="language-javascript">vx += ax;  ball.x += vx;  </code></pre>    <p>在开始写代码前,先模拟一下整个过程,假设ball.x = 0,初速度vx = 0,目标点的位置targetX = 100,弹性比例系数spring = 0.1。下面是执行过程:</p>    <p>(1) 第一轮,加速度ax = (100 – 0) * 0.1 = 10,把ax加载vx上得速度vx = 10,把vx加在小球的当前位置上得到ball.x = 10;</p>    <p>(2) 第二轮,加速度ax = (100 – ball.x) * 0.1 = 9,由此得到vx = 10 + 9 = 19,ball.x = 10 + 19 = 29;</p>    <p>(3) 第三轮,ax = 7.1, vx = 26.1,ball.x = 55.1;</p>    <p>(4) 第四轮, ax = 4.49,vx = 30.59,ball.x = 85.69;</p>    <p>(5) 第五轮, ax = 1.431,vx = 44.9,ball.x = 130.69:</p>    <p>(6) 第六轮,ax = -3.069,vx = 41.831,ball.x = 88.859;</p>    <p>… …</p>    <p>随着小球一帧一帧地靠近目标,加速度变得越来越小,但是速度一直在增加;</p>    <p>五轮过后,小球越过了目标点后,加速度变成反向加速度,并且逐渐增加,导致速度逐渐减小,最终速度为0后,反向加速度达到极大值。此时速度将变成反向速度。</p>    <p>HTML代码如下:</p>    <pre>  <code class="language-javascript"><canvas id="canvas" width="600" height="100"></canvas>  </code></pre>    <p>JavaScript代码如下:</p>    <pre>  <code class="language-javascript">// requestAnimationFrame的兼容性写法  window.requestAnimFrame = (function(){      return  window.requestAnimationFrame       ||              window.webkitRequestAnimationFrame ||              window.mozRequestAnimationFrame    ||              window.oRequestAnimationFrame      ||              window.msRequestAnimationFrame     ||              function( callback ){                  window.setTimeout(callback, 1000 / 60);              };  })();    // cancelAnimationFrame的兼容性写法  window.cancelAnimationFrame = (function () {      return window.cancelAnimationFrame ||              window.webkitCancelAnimationFrame ||              window.mozCancelAnimationFrame ||              window.oCancelAnimationFrame ||              function (timer) {                  window.clearTimeout(timer);              };  })();    // 创建画球函数  function Ball() {      this.x = 0;      this.y = 0;      this.radius = 10;      this.fillStyle = "#f85455";      this.draw = function(cxt) {          cxt.fillStyle = this.fillStyle;          cxt.beginPath();          cxt.arc(this.x, this.y, this.radius,  0, 2 * Math.PI, true);          cxt.closePath();          cxt.fill();      }  }    var canvas = document.getElementById("canvas"),          context = canvas.getContext("2d"),          ball = new Ball(),          spring = 0.1,          targetX = canvas.width / 2,          vx = 0;  ball.x = 20;  ball.y = 20;    // 缓动动画函数  var animRequest = null;  (function drawFrame() {      animRequest = window.requestAnimationFrame(drawFrame, canvas);      context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);      // 小球当前位置与目标点的距离      var dx = targetX - ball.x;      // 小球的加速度      var ax = dx * spring;      // 小球的速度      vx += ax;      // 计算出小球当前的位置      ball.x += vx;      ball.draw(context);  })();  </code></pre>    <p>实现的效果如下:</p>    <p>See the Pen <a href='http://codepen.io/dengzhirong/pen/EVNWqL/'>EVNWqL</a> by dengzhirong (<a href='http://codepen.io/dengzhirong'>@dengzhirong</a>) on <a href='http://codepen.io'>CodePen</a>.<br /></p>    <p>但是!但是,问题是小球永远都不会停下来,因为小球的摆动幅度不变。而我们希望实现的例子中,小球的弹动会越来越慢,直到停止下来。在实际生活中, 小球的弹动势能大多是由于摩擦力的存在而转化成内能,最后使小球停下。所以,在这里,我们也模拟摩擦力,创建摩擦力系数friction,取值范围为 0~1。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var friction = 0.95;  </code></pre>    <p>然后把vx * friction,得到当前的速度vx。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">vx * = friction;  </code></pre>    <p>最终效果如下:</p>    <p>See the Pen <a href='http://codepen.io/dengzhirong/pen/GpNmRR/'>GpNmRR</a> by dengzhirong (<a href='http://codepen.io/dengzhirong'>@dengzhirong</a>) on <a href='http://codepen.io'>CodePen</a>.<br /></p>    <p>【备注:请按F5刷新,或者点击“Result”面板上悬浮的"Return"按钮后查看效果】</p>    <h2>二. 二维坐标上的弹动</h2>    <p>上面一个例子是让小球在x轴上运动。如果我们想让小球同时在x轴和y轴上运动,就需要引入二维坐标上的弹动。事实上很简单,只需要把目标点、速度和加速度扩展到二维坐标系上即可。</p>    <p>代码与上面例子雷同不再重复,直接上效果:</p>    <p>See the Pen <a href='http://codepen.io/dengzhirong/pen/ojYWgm/'>ojYWgm</a> by dengzhirong (<a href='http://codepen.io/dengzhirong'>@dengzhirong</a>) on <a href='http://codepen.io'>CodePen</a>.<br /></p>    <p>【备注:请按F5刷新,或者点击“Result”面板上悬浮的"Return"按钮后查看效果】</p>    <p>与前一个例子唯一不同的是增加了一条y轴。但是现在小球看起来仍然像是一维运动,虽然小球同时在x轴和y轴上运动,但它仍然是一条直线。原因是它的 初速度为0,也仅受一个把它拉向目标点的外力,所以它沿着直线运动。为了动画更丰富一点,可以尝试修改vx、vy或者不同x、y轴的friction值。 自己尝试一下吧。</p>    <h2>三. 目标点移动的弹动</h2>    <p>目标点移动,我们很容易就想到把鼠标当成目标点。在上一篇介绍缓动动画时,有一个小球跟随鼠标的缓动动画。让小球跟随鼠标弹动同样很简单,只要把targetX和targetY替换为当前坐标即可。效果很炫酷,但是代码基本没变。只要在前面的例子中改动如下两行:</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var dx = targetX - ball.x;  var dy = targetY - ball.y;  </code></pre>    <p>修改为:</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var dx = mouse.x - ball.x;  var dy = mouse.y - ball.y;  </code></pre>    <p>当然,我们还需要写一个获得当前鼠标位置的函数,可以参考我写的博文《<a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1471745095074.html">JavaScript动画详解(一) —— 循环与事件监听</a>》</p>    <p>完整代码如下:</p>    <p>HTML代码:</p>    <pre>  <code class="language-javascript"><canvas id="canvas" width="400" height="400"></canvas>  </code></pre>    <p>JavaScript代码:</p>    <pre>  <code class="language-javascript">// requestAnimationFrame的兼容性写法  window.requestAnimFrame = (function(){      return  window.requestAnimationFrame       ||              window.webkitRequestAnimationFrame ||              window.mozRequestAnimationFrame    ||              window.oRequestAnimationFrame      ||              window.msRequestAnimationFrame     ||              function( callback ){                  window.setTimeout(callback, 1000 / 60);              };  })();    // cancelAnimationFrame的兼容性写法  window.cancelAnimationFrame = (function () {      return window.cancelAnimationFrame ||              window.webkitCancelAnimationFrame ||              window.mozCancelAnimationFrame ||              window.oCancelAnimationFrame ||              function (timer) {                  window.clearTimeout(timer);              };  })();    // 获得当前鼠标位置  function getMouse(ev) {      var mouse = {          x: 0,          y: 0      };      var event = ev || window.event;      if(event.pageX || event.pageY) {          x = event.x;          y = event.y;      }else {          var scrollLeft = document.documentElement.scrollLeft || document.body.scrollLeft;          var scrollTop = document.documentElement.scrollTop || document.body.scrollTop;          x = event.clientX + scrollLeft;          y = event.clientY + scrollTop;      }      mouse.x = x;      mouse.y = y;        return mouse;  }    // 创建画球函数  function Ball() {      this.x = 0;      this.y = 0;      this.radius = 10;      this.fillStyle = "#f85455";      this.draw = function(cxt) {          cxt.fillStyle = this.fillStyle;          cxt.beginPath();          cxt.arc(this.x, this.y, this.radius,  0, 2 * Math.PI, true);          cxt.closePath();          cxt.fill();      }  }    var canvas = document.getElementById("canvas"),          context = canvas.getContext("2d"),          ball = new Ball(),          spring = 0.05,          vx = 0,          vy = 0,          targetX = 0,          targetY = 0,          friction = 0.95;  ball.x = 20;  ball.y = 20;  var mouse = {x: 0, y: 0};    canvas.addEventListener("mousemove", function(ev) {      mouse = getMouse(ev);      targetX = mouse.x;      targetY = mouse.y;      console.log(targetX + " , " + targetY);  }, false);  // 缓动动画函数  var animRequest = null;  (function drawFrame() {      animRequest = window.requestAnimationFrame(drawFrame, canvas);      context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);      // 小球当前位置与目标点的距离      var dx = targetX - ball.x;      var dy = targetY - ball.y;      // 小球的加速度      var ax = dx * spring;      var ay = dy * spring;      // 小球的速度      vx += ax;      vy += ay;      vx *= friction;      vy *= friction;      // 计算出小球当前的位置      ball.x += vx;      ball.y += vy;      ball.draw(context);  })();  </code></pre>    <p>效果如下:</p>    <p>See the Pen <a href='http://codepen.io/dengzhirong/pen/LpbyGq/'>LpbyGq</a> by dengzhirong (<a href='http://codepen.io/dengzhirong'>@dengzhirong</a>) on <a href='http://codepen.io'>CodePen</a>.<br /></p>    <p>【备注:把鼠标移上去试试~】</p>    <p>好吧,上面这个例子不够带劲儿,希望使小球看起来像是栓在橡皮筋上,此时只要在上面的基础上再小球圆心与当前鼠标位置画线即可。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">context.beginPath();  context.strokeStyle = "#71A4AD";  context.moveTo(ball.x, ball.y);  context.lineTo(mouse.x, mouse.y);  context.stroke();  </code></pre>    <p>效果如下:</p>    <p>See the Pen <a href='http://codepen.io/dengzhirong/pen/NGbjRd/'>NGbjRd</a> by dengzhirong (<a href='http://codepen.io/dengzhirong'>@dengzhirong</a>) on <a href='http://codepen.io'>CodePen</a>.<br /></p>    <h2>四. 总结</h2>    <p>弹动和缓动非常类似,都是使用循环函数逐帧绘制从当前位置到目标位置的运动效果。不同的是缓动是指速度与距离成比例,而弹动是加速度与距离成比例关系。但是要模拟出更加真实的弹动,可能需要加入类似摩擦力系数的因子,把速度逐渐降下,直到停止运动。</p>    <p>相关文章:</p>    <p>1 . 《<a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1471746104819.html">JavaScript动画详解(二) —— 缓动动画</a>》</p>    <p>2 . 《<a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1471745095074.html">JavaScript动画详解(一) —— 循环与事件监听</a>》</p>    <p>来自:http://www.dengzhr.com/frontend/html/501</p>