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本篇文章為大家展示了HTML5 canvas怎么做一個簡單又騷氣的粒子引擎,內容簡明扼要并且容易理解,絕對能使你眼前一亮,通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。
好吧,說是“粒子引擎“還是大言不慚而標題黨了,離真正的粒子引擎還有點遠。
廢話少說,先看[demo]
教會你做一個簡單的canvas粒子制造器(下稱引擎)。
一.世界觀
這個簡單的引擎里需要有三種元素:世界(World)、發射器(Launcher)、粒子(Grain)。總得來說就是:發射器存在于世界之中,發射器制造粒子,世界和發射器都會影響粒子的狀態,每個粒子在經過世界和發射器的影響之后,計算出下一刻的位置,把自己畫出來。
1.世界(World)
所謂“世界”,就是全局影響那些存在于這這個“世界”的粒子的環境。一個粒子如果選擇存在于這個“世界”里,那么這個粒子將會受到這個“世界”的影響。
2.發射器(Launcher)
用來發射粒子的單位。他們能控制粒子生成的粒子的各種屬性。作為粒子們的爹媽,發射器能夠控制粒子的出生屬性:出生的位置、出生的大小、壽命、是否受到“World”的影響、是否受到"Launcher"本身的影響等等……
除此之外,發射器本身還要把自己生出來的已經死去的粒子清掃掉。
3.粒子(Grain)
最小基本單位,就是每一個騷動的個體。每一個個體都擁有自己的位置、大小、壽命、是否受到同名度的影響等屬性,這樣才能在canvas上每時每刻準確描繪出他們的形態。
二.粒子繪制主邏輯
上面就是粒子繪制的主要邏輯。
我們先來看看世界需要什么。
三.創造一個世界
不知道為什么我理所當然得會想到世界應該有重力加速度。但是光有重力加速度不能表現出很多花樣,于是這里我給他增加了另外兩種影響因素:熱氣和風。重力加速度和熱氣他們的方向是垂直的,風影響方向是水平的,有了這三個東西,我們就能讓粒子動得很風騷了。
一些狀態(比如粒子的存亡)的維護需要有時間標志,那么我們把時間也加入到世界里吧,這樣方便后期做時間暫停、逆流的效果。
define(function(require, exports, module) {
var Util = require('./Util');
var Launcher = require('./Launcher');
/**
* 世界構造函數
* @param config
* backgroundImage 背景圖片
* canvas canvas引用
* context canvas的context
*
* time 世界時間
*
* gravity 重力加速度
*
* heat 熱力
* heatEnable 熱力開關
* minHeat 隨機最小熱力
* maxHeat 隨機最大熱力
*
* wind 風力
* windEnable 風力開關
* minWind 隨機最小風力
* maxWind 隨機最大風力
*
* timeProgress 時間進步單位,用于控制時間速度
* launchers 屬于這個世界的發射器隊列
* @constructor
*/
function World(config){
//太長了,略去細節
}
World.prototype.updateStatus = function(){};
World.prototype.timeTick = function(){};
World.prototype.createLauncher = function(config){};
World.prototype.drawBackground = function(){};
module.exports = World;
});
大家都知道,畫動畫就是不斷得重畫,所以我們需要暴露出一個方法,提供給外部循環調用:
/**
* 循環觸發函數
* 在滿足條件的時候觸發
* 比如RequestAnimationFrame回調,或者setTimeout回調之后循環觸發的
* 用于維持World的生命
*/
World.prototype.timeTick = function(){
//更新世界各種狀態
this.updateStatus();
this.context.clearRect(0,0,this.canvas.width,this.canvas.height);
this.drawBackground();
//觸發所有發射器的循環調用函數
for(var i = 0;i<this.launchers.length;i++){
this.launchers[i].updateLauncherStatus();
this.launchers[i].createGrain(1);
this.launchers[i].paintGrain();
}
};
這個timeTick方法在外部循環調用時,每次都做著這幾件事:
更新世界狀態
清空畫布重新繪制背景
輪詢全世界所有發射器,并更新它們的狀態,創建新的粒子,繪制粒子
那么,世界的狀態到底有哪些要更新?
顯然,每一次都要讓時間往前增加一點是容易想到的。其次,為了讓粒子盡可能動得風騷,我們讓風和熱力的狀態都保持不穩定——每一陣風和每一陣熱浪,都是你意識不到的~
World.prototype.updateStatus = function(){
this.time+=this.timeProgress;
this.wind = Util.randomFloat(this.minWind,this.maxWind);
this.heat = Util.randomFloat(this.minHeat,this.maxHeat);
};
世界造出來了,我們還得讓世界能造粒子發射器呀,要不然怎么造粒子呢~
World.prototype.createLauncher = function(config){
var _launcher = new Launcher(config);
this.launchers.push(_launcher);
};
好了,做為上帝,我們已經把世界打造得差不多了,接下來就是捏造各種各樣的生靈了。
四.捏出第一個生物:發射器
發射器是世界上的第一種生物,依靠發射器才能繁衍出千奇百怪的粒子。那么發射器需要具備什么特征呢?
首先,它是屬于哪個世界的得搞清楚(因為這個世界可能不止一個世界)。
其次,就是發射器本身的狀態:位置、自身體系內的風力、熱力,可以說:發射器就是一個世界里的小世界。
最后就是描述一下他的“基因”了,發射器的基因會影響到他們的后代(粒子)。我們賦予發射器越多的“基因”,那么他們的后代就會有更多的生物特征。具體看下面的良心注釋代碼吧~
define(function (require, exports, module) {
var Util = require('./Util');
var Grain = require('./Grain');
/**
* 發射器構造函數
* @param config
* id 身份標識用于后續可視化編輯器的維護
* world 這個launcher的宿主
*
* grainImage 粒子圖片
* grainList 粒子隊列
* grainLife 產生的粒子的生命
* grainLifeRange 粒子生命波動范圍
* maxAliveCount 最大存活粒子數量
*
* x 發射器位置x
* y 發射器位置y
* rangeX 發射器位置x波動范圍
* rangeY 發射器位置y波動范圍
*
* sizeX 粒子橫向大小
* sizeY 粒子縱向大小
* sizeRange 粒子大小波動范圍
*
* mass 粒子質量(暫時沒什么用)
* massRange 粒子質量波動范圍
*
* heat 發射器自身體系的熱氣
* heatEnable 發射器自身體系的熱氣生效開關
* minHeat 隨機熱氣最小值
* maxHeat 隨機熱氣最小值
*
* wind 發射器自身體系的風力
* windEnable 發射器自身體系的風力生效開關
* minWind 隨機風力最小值
* maxWind 隨機風力最小值
*
* grainInfluencedByWorldWind 粒子受到世界風力影響開關
* grainInfluencedByWorldHeat 粒子受到世界熱氣影響開關
* grainInfluencedByWorldGravity 粒子受到世界重力影響開關
*
* grainInfluencedByLauncherWind 粒子受到發射器風力影響開關
* grainInfluencedByLauncherHeat 粒子受到發射器熱氣影響開關
*
* @constructor
*/
function Launcher(config) {
//太長了,略去細節
}
Launcher.prototype.updateLauncherStatus = function () {};
Launcher.prototype.swipeDeadGrain = function (grain_id) {};
Launcher.prototype.createGrain = function (count) {};
Launcher.prototype.paintGrain = function () {};
module.exports = Launcher;
});
發射器要負責生孩子啊,怎么生呢:
Launcher.prototype.createGrain = function (count) {
if (count + this.grainList.length <= this.maxAliveCount) {
//新建了count個加上舊的還沒達到最大數額限制
} else if (this.grainList.length >= this.maxAliveCount &&
count + this.grainList.length > this.maxAliveCount) {
//光是舊的粒子數量還沒能達到最大限制
//新建了count個加上舊的超過了最大數額限制
count = this.maxAliveCount - this.grainList.length;
} else {
count = 0;
}
for (var i = 0; i < count; i++) {
var _rd = Util.randomFloat(0, Math.PI * 2);
var _grain = new Grain({/*粒子配置*/});
this.grainList.push(_grain);
}
};
生完孩子,孩子死掉了還得打掃……(好悲傷,怪內存不夠用咯)
Launcher.prototype.swipeDeadGrain = function (grain_id) {
for (var i = 0; i < this.grainList.length; i++) {
if (grain_id == this.grainList[i].id) {
this.grainList = this.grainList.remove(i);//remove是自己定義的一個Array方法
this.createGrain(1);
break;
}
}
};
生完孩子,還得把孩子放出來玩:
Launcher.prototype.paintGrain = function () {
for (var i = 0; i < this.grainList.length; i++) {
this.grainList[i].paint();
}
};
自己的內部小世界也不要忘了維護呀~(跟外面的大世界差不多)
Launcher.prototype.updateLauncherStatus = function () {
if (this.grainInfluencedByLauncherWind) {
this.wind = Util.randomFloat(this.minWind, this.maxWind);
}
if(this.grainInfluencedByLauncherHeat){
this.heat = Util.randomFloat(this.minHeat, this.maxHeat);
}
};
好了,至此,我們完成了世界上第一種生物的打造,接下來就是他們的后代了(呼呼,上帝好累)
子子孫孫,無窮盡也
出來吧,小的們,你們才是世界的主角!
作為世界的主角,粒子們擁有各種自身的狀態:位置、速度、大小、壽命長度、出生時間當然必不可少
define(function (require, exports, module) {
var Util = require('./Util');
/**
* 粒子構造函數
* @param config
* id 唯一標識
* world 世界宿主
* launcher 發射器宿主
*
* x 位置x
* y 位置y
* vx 水平速度
* vy 垂直速度
*
* sizeX 橫向大小
* sizeY 縱向大小
*
* mass 質量
* life 生命長度
* birthTime 出生時間
*
* color_r
* color_g
* color_b
* alpha 透明度
* initAlpha 初始化時的透明度
*
* influencedByWorldWind
* influencedByWorldHeat
* influencedByWorldGravity
* influencedByLauncherWind
* influencedByLauncherHeat
*
* @constructor
*/
function Grain(config) {
//太長了,略去細節
}
Grain.prototype.isDead = function () {};
Grain.prototype.calculate = function () {};
Grain.prototype.paint = function () {};
module.exports = Grain;
});
粒子們需要知道自己的下一刻是怎樣子的,這樣才能把自己在世界展現出來。對于運動狀態,當然都是初中物理的知識了:-)
Grain.prototype.calculate = function () {
//計算位置
if (this.influencedByWorldGravity) {
this.vy += this.world.gravity+Util.randomFloat(0,0.3*this.world.gravity);
}
if (this.influencedByWorldHeat && this.world.heatEnable) {
this.vy -= this.world.heat+Util.randomFloat(0,0.3*this.world.heat);
}
if (this.influencedByLauncherHeat && this.launcher.heatEnable) {
this.vy -= this.launcher.heat+Util.randomFloat(0,0.3*this.launcher.heat);
}
if (this.influencedByWorldWind && this.world.windEnable) {
this.vx += this.world.wind+Util.randomFloat(0,0.3*this.world.wind);
}
if (this.influencedByLauncherWind && this.launcher.windEnable) {
this.vx += this.launcher.wind+Util.randomFloat(0,0.3*this.launcher.wind);
}
this.y += this.vy;
this.x += this.vx;
this.alpha = this.initAlpha * (1 - (this.world.time - this.birthTime) / this.life);
//TODO 計算顏色 和 其他
};
粒子們怎么知道自己死了沒?
Grain.prototype.isDead = function () {
return Math.abs(this.world.time - this.birthTime)>this.life;
};
粒子們又該以怎樣的姿態把自己展現出來?
Grain.prototype.paint = function () {
if (this.isDead()) {
this.launcher.swipeDeadGrain(this.id);
} else {
this.calculate();
this.world.context.save();
this.world.context.globalCompositeOperation = 'lighter';
this.world.context.globalAlpha = this.alpha;
this.world.context.drawImage(this.launcher.grainImage, this.x-(this.sizeX)/2, this.y-(this.sizeY)/2, this.sizeX, this.sizeY);
this.world.context.restore();
}
};
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