JavaScript动画详解(三) —— 弹动动画
kart
8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>