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Canvas 基础动画

terry • • Canvas教程 • 阅读 242

由于我们是用 JavaScript 去操控 <canvas> 对象，这样要实现一些交互动画也是相当容易的。在本章中，我们将看看如何做一些基本的动画。

可能最大的限制就是图像一旦绘制出来，它就是一直保持那样了。如果需要移动它，我们不得不对所有东西（包括之前的）进行重绘。重绘是相当费时的，而且性能很依赖于电脑的速度。

动画的基本步骤

你可以通过以下的步骤来画出一帧：

  1. 清空 canvas 除非接下来要画的内容会完全充满 canvas（例如背景图），否则你需要清空所有。最简单的做法就是用 clearRect 方法。
  2. 保存 canvas 状态 如果你要改变一些会改变 canvas 状态的设置（样式，变形之类的），又要在每画一帧之时都是原始状态的话，你需要先保存一下。
  3. 绘制动画图形（animated shapes） 这一步才是重绘动画帧。
  4. 恢复 canvas 状态 如果已经保存了 canvas 的状态，可以先恢复它，然后重绘下一帧。

操控动画 Controlling an animation

在 canvas 上绘制内容是用 canvas 提供的或者自定义的方法，而通常，我们仅仅在脚本执行结束后才能看见结果，比如说，在 for 循环里面做完成动画是不太可能的。

因此，为了实现动画，我们需要一些可以定时执行重绘的方法。有两种方法可以实现这样的动画操控。首先可以通过 setInterval 和 setTimeout 方法来控制在设定的时间点上执行重绘。

有安排的更新画布 Scheduled updates

首先，可以用window.setInterval(), window.setTimeout(),和window.requestAnimationFrame()来设定定期执行一个指定函数。setInterval(

function, delay) (en-US)

当设定好间隔时间后，function 会定期执行。

setTimeout(function, delay) (en-US)

在设定好的时间之后执行函数

requestAnimationFrame(callback)

告诉浏览器你希望执行一个动画，并在重绘之前，请求浏览器执行一个特定的函数来更新动画。

如果你并不需要与用户互动，你可以使用 setInterval() 方法，它就可以定期执行指定代码。如果我们需要做一个游戏，我们可以使用键盘或者鼠标事件配合上 setTimeout() 方法来实现。通过设置事件监听，我们可以捕捉用户的交互，并执行相应的动作。

备注： 下面的例子，采用 window.requestAnimationFrame()实现动画效果。这个方法提供了更加平缓并更加有效率的方式来执行动画，当系统准备好了重绘条件的时候，才调用绘制动画帧。一般每秒钟回调函数执行 60 次，也有可能会被降低。想要了解更多关于动画循环的信息，尤其是游戏，可以在Game development zone 参考这篇文章 Anatomy of a video game。

太阳系的动画

这个例子里面，我会做一个小型的太阳系模拟动画。

var sun = new Image();
var moon = new Image();
var earth = new Image();
function init(){
  sun.src = 'canvas_sun.png';
  moon.src = 'canvas_moon.png';
  earth.src = 'canvas_earth.png';
  window.requestAnimationFrame(draw);
}

function draw() {
  var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');

  ctx.globalCompositeOperation = 'destination-over';
  ctx.clearRect(0,0,300,300); // clear canvas

  ctx.fillStyle = 'rgba(0,0,0,0.4)';
  ctx.strokeStyle = 'rgba(0,153,255,0.4)';
  ctx.save();
  ctx.translate(150,150);

  // Earth
  var time = new Date();
  ctx.rotate( ((2*Math.PI)/60)*time.getSeconds() + ((2*Math.PI)/60000)*time.getMilliseconds() );
  ctx.translate(105,0);
  ctx.fillRect(0,-12,50,24); // Shadow
  ctx.drawImage(earth,-12,-12);

  // Moon
  ctx.save();
  ctx.rotate( ((2*Math.PI)/6)*time.getSeconds() + ((2*Math.PI)/6000)*time.getMilliseconds() );
  ctx.translate(0,28.5);
  ctx.drawImage(moon,-3.5,-3.5);
  ctx.restore();

  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.arc(150,150,105,0,Math.PI*2,false); // Earth orbit
  ctx.stroke();

  ctx.drawImage(sun,0,0,300,300);

  window.requestAnimationFrame(draw);
}

init();

看下DEMO：

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="utf-8">
        <title>基本的动画 - 太阳系的动画 | Web176教程web176.com</title>
        <meta name="robots" content="noindex, nofollow">
        <style>
            body {
              padding: 0;
              margin: 0;
            }

            svg:not(:root) {
              display: block;
            }

            .playable-code {
              background-color: #f4f7f8;
              border: none;
              border-left: 6px solid #558abb;
              border-width: medium medium medium 6px;
              color: #4d4e53;
              height: 100px;
              width: 90%;
              padding: 10px 10px 0;
            }

            .playable-canvas {
              border: 1px solid #4d4e53;
              border-radius: 2px;
            }

            .playable-buttons {
              text-align: right;
              width: 90%;
              padding: 5px 10px 5px 26px;
            }
        </style>
        
        
    </head>
    <body>
        
            <canvas id="canvas" width="300" height="300"></canvas>

        
        
            <script>
                var sun = new Image();
var moon = new Image();
var earth = new Image();
function init(){
  sun.src = 'canvas_sun.png';
  moon.src = 'canvas_moon.png';
  earth.src = 'canvas_earth.png';
  window.requestAnimationFrame(draw);
}

function draw() {
  var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');

  ctx.globalCompositeOperation = 'destination-over';
  ctx.clearRect(0,0,300,300); // clear canvas

  ctx.fillStyle = 'rgba(0,0,0,0.4)';
  ctx.strokeStyle = 'rgba(0,153,255,0.4)';
  ctx.save();
  ctx.translate(150,150);

  // Earth
  var time = new Date();
  ctx.rotate( ((2*Math.PI)/60)*time.getSeconds() + ((2*Math.PI)/60000)*time.getMilliseconds() );
  ctx.translate(105,0);
  ctx.fillRect(0,-12,50,24); // Shadow
  ctx.drawImage(earth,-12,-12);

  // Moon
  ctx.save();
  ctx.rotate( ((2*Math.PI)/6)*time.getSeconds() + ((2*Math.PI)/6000)*time.getMilliseconds() );
  ctx.translate(0,28.5);
  ctx.drawImage(moon,-3.5,-3.5);
  ctx.restore();

  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.arc(150,150,105,0,Math.PI*2,false); // Earth orbit
  ctx.stroke();

  ctx.drawImage(sun,0,0,300,300);

  window.requestAnimationFrame(draw);
}

init();

            </script>
        
    </body>
</html>

动画时钟

这个例子实现一个动态时钟，可以显示当前时间。

function clock(){
  var now = new Date();
  var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');
  ctx.save();
  ctx.clearRect(0,0,150,150);
  ctx.translate(75,75);
  ctx.scale(0.4,0.4);
  ctx.rotate(-Math.PI/2);
  ctx.strokeStyle = "black";
  ctx.fillStyle = "white";
  ctx.lineWidth = 8;
  ctx.lineCap = "round";

  // Hour marks
  ctx.save();
  for (var i=0;i<12;i++){
    ctx.beginPath();
    ctx.rotate(Math.PI/6);
    ctx.moveTo(100,0);
    ctx.lineTo(120,0);
    ctx.stroke();
  }
  ctx.restore();

  // Minute marks
  ctx.save();
  ctx.lineWidth = 5;
  for (i=0;i<60;i++){
    if (i%5!=0) {
      ctx.beginPath();
      ctx.moveTo(117,0);
      ctx.lineTo(120,0);
      ctx.stroke();
    }
    ctx.rotate(Math.PI/30);
  }
  ctx.restore();

  var sec = now.getSeconds();
  var min = now.getMinutes();
  var hr  = now.getHours();
  hr = hr>=12 ? hr-12 : hr;

  ctx.fillStyle = "black";

  // write Hours
  ctx.save();
  ctx.rotate( hr*(Math.PI/6) + (Math.PI/360)*min + (Math.PI/21600)*sec )
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-20,0);
  ctx.lineTo(80,0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // write Minutes
  ctx.save();
  ctx.rotate( (Math.PI/30)*min + (Math.PI/1800)*sec )
  ctx.lineWidth = 10;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-28,0);
  ctx.lineTo(112,0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // Write seconds
  ctx.save();
  ctx.rotate(sec * Math.PI/30);
  ctx.strokeStyle = "#D40000";
  ctx.fillStyle = "#D40000";
  ctx.lineWidth = 6;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-30,0);
  ctx.lineTo(83,0);
  ctx.stroke();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(0,0,10,0,Math.PI*2,true);
  ctx.fill();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(95,0,10,0,Math.PI*2,true);
  ctx.stroke();
  ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,0)";
  ctx.arc(0,0,3,0,Math.PI*2,true);
  ctx.fill();
  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.strokeStyle = '#325FA2';
  ctx.arc(0,0,142,0,Math.PI*2,true);
  ctx.stroke();

  ctx.restore();

  window.requestAnimationFrame(clock);
}

window.requestAnimationFrame(clock);

DEMO如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="utf-8">
        <title>基本的动画 - 动画时钟 | Web176教程web176.com</title>
        <meta name="robots" content="noindex, nofollow">
        <style>
            body {
              padding: 0;
              margin: 0;
            }

            svg:not(:root) {
              display: block;
            }

            .playable-code {
              background-color: #f4f7f8;
              border: none;
              border-left: 6px solid #558abb;
              border-width: medium medium medium 6px;
              color: #4d4e53;
              height: 100px;
              width: 90%;
              padding: 10px 10px 0;
            }

            .playable-canvas {
              border: 1px solid #4d4e53;
              border-radius: 2px;
            }

            .playable-buttons {
              text-align: right;
              width: 90%;
              padding: 5px 10px 5px 26px;
            }
        </style>
        
        
    </head>
    <body>
        
            <canvas id="canvas" width="150" height="150"></canvas>

        
        
            <script>
                function clock(){
  var now = new Date();
  var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');
  ctx.save();
  ctx.clearRect(0,0,150,150);
  ctx.translate(75,75);
  ctx.scale(0.4,0.4);
  ctx.rotate(-Math.PI/2);
  ctx.strokeStyle = "black";
  ctx.fillStyle = "white";
  ctx.lineWidth = 8;
  ctx.lineCap = "round";

  // Hour marks
  ctx.save();
  for (var i=0;i<12;i++){
    ctx.beginPath();
    ctx.rotate(Math.PI/6);
    ctx.moveTo(100,0);
    ctx.lineTo(120,0);
    ctx.stroke();
  }
  ctx.restore();

  // Minute marks
  ctx.save();
  ctx.lineWidth = 5;
  for (i=0;i<60;i++){
    if (i%5!=0) {
      ctx.beginPath();
      ctx.moveTo(117,0);
      ctx.lineTo(120,0);
      ctx.stroke();
    }
    ctx.rotate(Math.PI/30);
  }
  ctx.restore();

  var sec = now.getSeconds();
  var min = now.getMinutes();
  var hr  = now.getHours();
  hr = hr>=12 ? hr-12 : hr;

  ctx.fillStyle = "black";

  // write Hours
  ctx.save();
  ctx.rotate( hr*(Math.PI/6) + (Math.PI/360)*min + (Math.PI/21600)*sec )
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-20,0);
  ctx.lineTo(80,0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // write Minutes
  ctx.save();
  ctx.rotate( (Math.PI/30)*min + (Math.PI/1800)*sec )
  ctx.lineWidth = 10;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-28,0);
  ctx.lineTo(112,0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // Write seconds
  ctx.save();
  ctx.rotate(sec * Math.PI/30);
  ctx.strokeStyle = "#D40000";
  ctx.fillStyle = "#D40000";
  ctx.lineWidth = 6;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-30,0);
  ctx.lineTo(83,0);
  ctx.stroke();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(0,0,10,0,Math.PI*2,true);
  ctx.fill();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(95,0,10,0,Math.PI*2,true);
  ctx.stroke();
  ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,0)";
  ctx.arc(0,0,3,0,Math.PI*2,true);
  ctx.fill();
  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.strokeStyle = '#325FA2';
  ctx.arc(0,0,142,0,Math.PI*2,true);
  ctx.stroke();

  ctx.restore();

  window.requestAnimationFrame(clock);
}

window.requestAnimationFrame(clock);

            </script>
        
    </body>
</html>

循环全景照片

在这个例子中，会有一个自左向右滑动的全景图。我们使用了在维基百科中找到的尤塞米提国家公园的图片，当然你可以随意找一张任何尺寸大于 canvas 的图片。

var img = new Image();

// User Variables - customize these to change the image being scrolled, its
// direction, and the speed.

img.src = 'capitan_meadows,_yosemite_national_park.jpg';
var CanvasXSize = 800;
var CanvasYSize = 200;
var speed = 30; // lower is faster
var scale = 1.05;
var y = -4.5; // vertical offset

// Main program

var dx = 0.75;
var imgW;
var imgH;
var x = 0;
var clearX;
var clearY;
var ctx;

img.onload = function() {
    imgW = img.width * scale;
    imgH = img.height * scale;

    if (imgW > CanvasXSize) {
        // image larger than canvas
        x = CanvasXSize - imgW;
    }
    if (imgW > CanvasXSize) {
        // image width larger than canvas
        clearX = imgW;
    } else {
        clearX = CanvasXSize;
    }
    if (imgH > CanvasYSize) {
        // image height larger than canvas
        clearY = imgH;
    } else {
        clearY = CanvasYSize;
    }

    // get canvas context
    ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');

    // set refresh rate
    return setInterval(draw, speed);
}

function draw() {
    ctx.clearRect(0, 0, clearX, clearY); // clear the canvas

    // if image is <= Canvas Size
    if (imgW <= CanvasXSize) {
        // reset, start from beginning
        if (x > CanvasXSize) {
            x = -imgW + x;
        }
        // draw additional image1
        if (x > 0) {
            ctx.drawImage(img, -imgW + x, y, imgW, imgH);
        }
        // draw additional image2
        if (x - imgW > 0) {
            ctx.drawImage(img, -imgW * 2 + x, y, imgW, imgH);
        }
    }

    // image is > Canvas Size
    else {
        // reset, start from beginning
        if (x > (CanvasXSize)) {
            x = CanvasXSize - imgW;
        }
        // draw aditional image
        if (x > (CanvasXSize-imgW)) {
            ctx.drawImage(img, x - imgW + 1, y, imgW, imgH);
        }
    }
    // draw image
    ctx.drawImage(img, x, y,imgW, imgH);
    // amount to move
    x += dx;
}

下方就是是图片在其中滑动的 <canvas>。需要注意的是这里定义的 width 和 height 必须与 JavaScript 代码中的变量值CanvasXZSize和CanvasYSize保持一致。

<canvas id="canvas" width="800" height="200"></canvas>

看下DEM效果：

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="utf-8">
        <title>基本的动画 - 循环全景照片 - code sample | Web176教程web176.com</title>
        <meta name="robots" content="noindex, nofollow">
        <style>
            body {
              padding: 0;
              margin: 0;
            }

            svg:not(:root) {
              display: block;
            }

            .playable-code {
              background-color: #f4f7f8;
              border: none;
              border-left: 6px solid #558abb;
              border-width: medium medium medium 6px;
              color: #4d4e53;
              height: 100px;
              width: 90%;
              padding: 10px 10px 0;
            }

            .playable-canvas {
              border: 1px solid #4d4e53;
              border-radius: 2px;
            }

            .playable-buttons {
              text-align: right;
              width: 90%;
              padding: 5px 10px 5px 26px;
            }
        </style>
        
        
    </head>
    <body>
        
            <canvas id="canvas" width="800" height="200"></canvas>
        
            <script>
                var img = new Image();

// User Variables - customize these to change the image being scrolled, its
// direction, and the speed.

img.src = '/wp-content/uploads/2022/12/index.jpg';
var CanvasXSize = 800;
var CanvasYSize = 200;
var speed = 30; // lower is faster
var scale = 1.05;
var y = -4.5; // vertical offset

// Main program

var dx = 0.75;
var imgW;
var imgH;
var x = 0;
var clearX;
var clearY;
var ctx;

img.onload = function() {
    imgW = img.width * scale;
    imgH = img.height * scale;

    if (imgW > CanvasXSize) {
        // image larger than canvas
        x = CanvasXSize - imgW;
    }
    if (imgW > CanvasXSize) {
        // image width larger than canvas
        clearX = imgW;
    } else {
        clearX = CanvasXSize;
    }
    if (imgH > CanvasYSize) {
        // image height larger than canvas
        clearY = imgH;
    } else {
        clearY = CanvasYSize;
    }

    // get canvas context
    ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');

    // set refresh rate
    return setInterval(draw, speed);
}

function draw() {
    ctx.clearRect(0, 0, clearX, clearY); // clear the canvas

    // if image is <= Canvas Size
    if (imgW <= CanvasXSize) {
        // reset, start from beginning
        if (x > CanvasXSize) {
            x = -imgW + x;
        }
        // draw additional image1
        if (x > 0) {
            ctx.drawImage(img, -imgW + x, y, imgW, imgH);
        }
        // draw additional image2
        if (x - imgW > 0) {
            ctx.drawImage(img, -imgW * 2 + x, y, imgW, imgH);
        }
    }

    // image is > Canvas Size
    else {
        // reset, start from beginning
        if (x > (CanvasXSize)) {
            x = CanvasXSize - imgW;
        }
        // draw aditional image
        if (x > (CanvasXSize-imgW)) {
            ctx.drawImage(img, x - imgW + 1, y, imgW, imgH);
        }
    }
    // draw image
    ctx.drawImage(img, x, y,imgW, imgH);
    // amount to move
    x += dx;
}

            </script>
        
    </body>
</html>

鼠标追踪动画

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
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        <title>Document</title>
        <script>
            var cn;
            //= document.getElementById('cw');
            var c;
            var u = 10;
            const m = {
                x: innerWidth / 2,
                y: innerHeight / 2
            };
            window.onmousemove = function(e) {
                m.x = e.clientX;
                m.y = e.clientY;

            }
            function gc() {
                var s = "0123456789ABCDEF";
                var c = "#";
                for (var i = 0; i < 6; i++) {
                    c += s[Math.ceil(Math.random() * 15)]
                }
                return c
            }
            var a = [];
            window.onload = function myfunction() {
                cn = document.getElementById('cw');
                c = cn.getContext('2d');

                for (var i = 0; i < 10; i++) {
                    var r = 30;
                    var x = Math.random() * (innerWidth - 2 * r) + r;
                    var y = Math.random() * (innerHeight - 2 * r) + r;
                    var t = new ob(innerWidth / 2,innerHeight / 2,5,"red",Math.random() * 200 + 20,2);
                    a.push(t);
                }
                //cn.style.backgroundColor = "#700bc8";

                c.lineWidth = "2";
                c.globalAlpha = 0.5;
                resize();
                anim()
            }
            window.onresize = function() {

                resize();

            }
            function resize() {
                cn.height = innerHeight;
                cn.width = innerWidth;
                for (var i = 0; i < 101; i++) {
                    var r = 30;
                    var x = Math.random() * (innerWidth - 2 * r) + r;
                    var y = Math.random() * (innerHeight - 2 * r) + r;
                    a[i] = new ob(innerWidth / 2,innerHeight / 2,4,gc(),Math.random() * 200 + 20,0.02);

                }
                //  a[0] = new ob(innerWidth / 2, innerHeight / 2, 40, "red", 0.05, 0.05);
                //a[0].dr();
            }
            function ob(x, y, r, cc, o, s) {
                this.x = x;
                this.y = y;
                this.r = r;
                this.cc = cc;
                this.theta = Math.random() * Math.PI * 2;
                this.s = s;
                this.o = o;
                this.t = Math.random() * 150;

                this.o = o;
                this.dr = function() {
                    const ls = {
                        x: this.x,
                        y: this.y
                    };
                    this.theta += this.s;
                    this.x = m.x + Math.cos(this.theta) * this.t;
                    this.y = m.y + Math.sin(this.theta) * this.t;
                    c.beginPath();
                    c.lineWidth = this.r;
                    c.strokeStyle = this.cc;
                    c.moveTo(ls.x, ls.y);
                    c.lineTo(this.x, this.y);
                    c.stroke();
                    c.closePath();

                }
            }
            function anim() {
                requestAnimationFrame(anim);
                c.fillStyle = "rgba(0,0,0,0.05)";
                c.fillRect(0, 0, cn.width, cn.height);
                a.forEach(function(e, i) {
                    e.dr();
                });

            }
        </script>
        <style>
            #cw {
                position: fixed;
                z-index: -1;
            }

            body {
                margin: 0;
                padding: 0;
                background-color: rgba(0,0,0,0.05);
            }
        </style>
    </head>
    <body>
        <canvas id="cw"></canvas>
        qwerewr

    </body>
</html>

预览看下效果吧！

下节课，我们分享：Canvas 高级动画

作者：terry，如若转载，请注明出处：https://www.web176.com/canvas/7614.html

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上一篇 2022年12月22日 下午3:38
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