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流场屏幕

花韻仙語

发布： 2024-10-09 08:00:45

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流场屏幕

使用 vanilla js 和 html canvas 的动态流场

您是否曾被抽象粒子动画迷住过？这些流动、动态的视觉效果可以通过使用纯 javascript 和 html canvas 元素的极其简单的技术来实现。在本文中，我们将分解创建一个流场的过程，该流场为数千个粒子提供动画，让它们自然运动。

1. 设置项目

首先，我们需要三个文件：一个用于设置画布的 html 文件、一个用于样式设置的 css 文件以及一个用于处理逻辑的 javascript 文件。

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>flow fields</title>
    <link rel="stylesheet" href="styles.css">
</head>
<body>
    <canvas id="canvas1"></canvas>
    <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

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解释：

我们定义一个
styles.css 将链接到画布样式。
主要动画逻辑包含在 script.js 中。

2. 使用 css 设置画布样式

让我们添加一个简单的样式，为画布提供黑色背景，并确保删除所有内边距和边距。

* {
    margin: 0;
    padding: 0;
    box-sizing: border-box;
}

canvas {
    background-color: black;
}

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解释：

将边距和填充设置为零可确保画布填满整个屏幕。
黑色背景与白色颗粒形成良好的对比。

3. 粒子类：创造魔法

particle类是动画的核心所在。每个粒子在画布上移动，留下其过去位置的痕迹，创造出流动的效果。

class particle {
    constructor(effect) {
        this.effect = effect;
        this.x = math.floor(math.random() * this.effect.width);
        this.y = math.floor(math.random() * this.effect.height);
        this.speedmodifier = math.floor(math.random() * 5 + 1);
        this.history = [{ x: this.x, y: this.y }];
        this.maxlength = math.floor(math.random() * 200 + 10);
        this.timer = this.maxlength * 2;
        this.colors = ['#4c026b', '#8e0e00', '#9d0208', '#ba1a1a', '#730d9e'];
        this.color = this.colors[math.floor(math.random() * this.colors.length)];
    }

    draw(context) {
        context.beginpath();
        context.moveto(this.history[0].x, this.history[0].y);
        for (let i = 1; i < this.history.length; i++) {
            context.lineto(this.history[i].x, this.history[i].y);
        }
        context.strokestyle = this.color;
        context.stroke();
    }

    update() {
        this.timer--;
        if (this.timer >= 1) {
            let x = math.floor(this.x / this.effect.cellsize);
            let y = math.floor(this.y / this.effect.cellsize);
            let index = y * this.effect.cols + x;
            let angle = this.effect.flowfield[index];

            this.speedx = math.cos(angle);
            this.speedy = math.sin(angle);
            this.x += this.speedx * this.speedmodifier;
            this.y += this.speedy * this.speedmodifier;

            this.history.push({ x: this.x, y: this.y });
            if (this.history.length > this.maxlength) {
                this.history.shift();
            }
        } else if (this.history.length > 1) {
            this.history.shift();
        } else {
            this.reset();
        }
    }

    reset() {
        this.x = math.floor(math.random() * this.effect.width);
        this.y = math.floor(math.random() * this.effect.height);
        this.history = [{ x: this.x, y: this.y }];
        this.timer = this.maxlength * 2;
    }
}

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解释：

构造函数：每个粒子都用随机位置和移动速度初始化。历史数组跟踪过去的位置以创建轨迹。
draw()：该函数根据粒子的历史记录绘制粒子的路径。粒子留下彩色轨迹，增加了视觉效果。
update()：这里，通过计算与流场的角度来更新粒子的位置。速度和方向由三角函数控制。
reset()：当粒子完成其轨迹时，它会重置到新的随机位置。

4.效果类：组织动画

effect 类处理粒子的创建和流场本身，它控制粒子的运动。

class effect {
    constructor(canvas) {
        this.canvas = canvas;
        this.width = this.canvas.width;
        this.height = this.canvas.height;
        this.particles = [];
        this.numberofparticles = 3000;
        this.cellsize = 20;
        this.flowfield = [];
        this.curve = 5;
        this.zoom = 0.12;
        this.debug = true;
        this.init();
    }

    init() {
        this.rows = math.floor(this.height / this.cellsize);
        this.cols = math.floor(this.width / this.cellsize);
        for (let y = 0; y < this.rows; y++) {
            for (let x = 0; x < this.cols; x++) {
                let angle = (math.cos(x * this.zoom) + math.sin(y * this.zoom)) * this.curve;
                this.flowfield.push(angle);
            }
        }
        for (let i = 0; i < this.numberofparticles; i++) {
            this.particles.push(new particle(this));
        }
    }

    drawgrid(context) {
        context.save();
        context.strokestyle = 'white';
        context.linewidth = 0.3;
        for (let c = 0; c < this.cols; c++) {
            context.beginpath();
            context.moveto(c * this.cellsize, 0);
            context.lineto(c * this.cellsize, this.height);
            context.stroke();
        }
        for (let r = 0; r < this.rows; r++) {
            context.beginpath();
            context.moveto(0, r * this.cellsize);
            context.lineto(this.width, r * this.cellsize);
            context.stroke();
        }
        context.restore();
    }

    render(context) {
        if (this.debug) this.drawgrid(context);
        this.particles.foreach(particle => {
            particle.draw(context);
            particle.update();
        });
    }
}

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解释：

构造函数：初始化画布尺寸、粒子数量、流场。
init()：通过组合每个网格单元的三角函数来计算流场的角度。该场影响粒子的移动方式。
drawgrid()：绘制将画布划分为单元格的网格，调试时使用。
render()：调用每个粒子的绘制和更新方法，以在画布上为粒子设置动画。

5. 通过动画循环让它变得栩栩如生

为了让一切正常工作，我们需要一个动画循环来不断清除画布并重新渲染粒子：

const effect = new Effect(canvas);

function animate() {
    ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
    effect.render(ctx);
    requestAnimationFrame(animate);
}
animate();

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