Canvas系列(12):动画高级

通过前面章节的学习,我们已经学会了直线和部分曲线运动,同时我们也学会了加速、减速、摩擦力等操作。那么动画还有什么需要深入研究下去的呢?当然有,那就是让动画更加平滑,更细滑。


缓动动画

在使用CSS3做变化的时候我们经常使用transition-timing-function,其中最有名的两个值就是ease-inease-out,那canvas种怎么实现这中如丝般细滑的缓动动画呢?看完本章你就知道了。缓动的公式如下:

当前速度 = (最终位置 - 当前位置) * 缓动系数。
新的位置 = 当前位置 + 当前速度。

我们看一个简单的例子

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//...

// 设置x的值放在最左边
var ballX = ballRadius;
var ballY = centerY;
// x的速度 具体是多少在update的时候计算
var vx;
// 缓动系数
var easing = 0.03;
// 最终位置 在最右边
var targetX = canvas.width - ballRadius;

// 更新小球
function updateBall(){
// 当前速度 = (最终位置 - 当前位置) * 缓动系数
vx = (targetX - ballX) * easing;
// 新的位置 = 当前位置 + 当前速度
ballX += vx;
}

//...

效果如下:

缓动动画

由上面公式中我们可以知道,缓动系数越大运动的越快。

带有角度的缓动动画

带有角度的缓动动画也是一样的,只要把y轴上的分量也计算进去就可以了。

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//...

// 设置起始位置在左上角
var ballX = 0;
var ballY = 0;
// 速度 具体是多少在update的时候计算
var vx,vy;
// 缓动系数
var easing = 0.03;
// 最终位置 在右下角
var targetX = canvas.width - ballRadius;
var targetY = canvas.height - ballRadius;

// 更新小球
function updateBall(){
// 当前速度 = (最终位置 - 当前位置) * 缓动系数
vx = (targetX - ballX) * easing;
vy = (targetY - ballY) * easing;
// 新的位置 = 当前位置 + 当前速度
ballX += vx;
ballY += vy;
}

//...

效果如下:

带有角度的缓动动画

由上可以,缓动动画只需要根据给定结束的位置就可以了,无需根据角度再进行计算,使用起来非常方便。通常由于缓动动画比摩擦力更细滑,所以减速后停来下的动画,基本上都用缓动动画。

缓动动画的其他使用场景

缓动动画计算的过程其实一个简单数学推到,本身并不是什么高深的东西(当然做出来的效果确实很好)。我们的思维不能定势到只能做物体移动的动画,只要有从状态A平滑变化到状态B的场景都可以使用缓动动画,就比如宽高的变化,颜色的变化,透明度的变化等等。我们这里给一个小球半径变化的例子:

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// 小球画在中间位置
var ballX = centerX;
var ballY = centerY;
// 缓动系数
var easing = 0.03;
// 最终位置 在右下角
var targetBallRadius = 70;
// 半径变化速度
var vRadius;

// 更新小球
function updateBall(){
// 当前速度 = (最终位置 - 当前位置) * 缓动系数
vRadius = (targetBallRadius - ballRadius) * easing;
// 新的位置 = 当前位置 + 当前速度
ballRadius += vRadius;
}

//...

效果如下:

缓动动画的其他使用场景

弹性动画

缓动动画,当物体运动到终点的位置就会停下来;弹性动画,当物体运动到终点位置,会继续往前运动一下,然后反弹过来。那么怎么实现弹性动画呢?说出来你可能会不相信,缓动动画是速度使用缓动方程,而弹性动画是加速度使用缓动方程。也就是说:

当前加速度 = (最终位置 - 当前位置) * 弹性系数。
新的速度 = 当前速度 + 当前加速度。
新的位置 = 当前的位置 + 新的速度。

我们先来看一个例子:

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// 设置起始位置在左边
var ballX = ballRadius;
var ballY = centerY;
// 初始速度
var vx = 0;
var vy = 0;
// 加速度
var ax;
// 弹性动画系数
var spring = 0.01;
// 最终位置 在最右边
var targetX = centerX;

// 更新小球
function updateBall(){
// 当前加速度 = (最终位置 - 当前位置) * 弹性系数
ax = (targetX - ballX) * spring;
// 新的速度 = 当前速度 + 当前加速度
vx += ax;
// 新的位置 = 当前的位置 + 新的速度
ballX += vx;
}

//...

效果如下:

弹性动画

小球从左边,走到了中间,到中间的时候加速度是0,再往右一点,加速度是负数也就是减速,等减速到最右边的时候速度为0,然后向左边加速。通过上面公式我们发现第一个公式跟缓动公式是一样的,只是结果一个是加速度一个是速度,至于系数虽然这里叫的不一样,其实代表的含义差不多。

带有摩擦力的弹性动画

上面的弹性动画是理想状态下的,就是物理上所说的绝对光滑的情况下才会发生,而现实中往往是具有摩擦力的。摩擦力我们之前学过,弹性动画我们也学过,如果把两者结合起来就是带有摩擦力的弹性动画,公式如下:

当前加速度 = (最终位置 - 当前位置) * 弹性系数。
没有摩擦力的新的速度 = 当前速度 + 当前加速度。
带有摩擦力的新的速度 = 没有摩擦力的新的速度 * 摩擦系数。
新的位置 = 当前的位置 + 带有摩擦力的新的速度

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// 设置起始位置在左边
var ballX = ballRadius;
var ballY = centerY;
// 初始速度
var vx = 0;
var vy = 0;
// 加速度
var ax;
// 弹性动画系数
var spring = 0.01;
// 摩擦力系数
var friction = 0.98;
// 最终位置 在最右边
var targetX = centerX;

// 更新小球
function updateBall(){
// 当前加速度 = (最终位置 - 当前位置) * 弹性系数
ax = (targetX - ballX) * spring;
// 没有摩擦力的新的速度 = 当前速度 + 当前加速度
vx += ax;

// 带有摩擦力的新的速度 = 没有摩擦力的新的速度 * 摩擦系数
vx *= friction;
// 新的位置 = 当前的位置 + 带有摩擦力的新的速度
ballX += vx;
}

//...

效果如下:

带有摩擦力的弹性动画

建议你自己写一写代码,或者自己把代码下载下来运行一下,代码地址:https://github.com/KaiOrange/canvas-demo

-------------本文结束 感谢您的阅读-------------
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