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关于前端:用canvas实现一个大气球送给你

jiezi

一、背景

近期在做一个气球挂件的特效需要，值此契机，来跟大家分享一下如何利用 canvas 以及对应的数学知识结构一个栩栩如生的气球。

二、实现

在实现这个看似是圆鼓鼓的气球之前，先理解一下其实现思路，次要分为以下几个局部：

  1. 实现球体局部；
  2. 实现气球口子局部；
  3. 实现气球的线局部；
  4. 进行色彩填充；
  5. 实现动画；

2.1 球体局部实现

对于这样的气球的球体局部，大家都有什么好的实现思路的？置信大家必定会有多种多样的实现计划，我也是在看到某位大佬的成果后，感触到了利用四个三次贝塞尔曲线实现这个成果的妙处。为了看懂后续代码，先理解一下三次贝塞尔曲线的原理。（注：援用了 CSDN 上某位大佬的文章，写的很好, 下图援用于此）

在上图中 P0 为起始点、P3 为终止点，P1 和 P2 为控制点，其最终的曲线公式如下所示：

B(t)=(1−t)^3 P0​+3t(1−t)^2 P1​+3t ^ 2(1−t) * P2​+t ^ 3P3​, t∈[0,1]

上述曾经列出了三次贝塞尔曲线的效果图和公式，然而通过这个怎么跟咱们的气球挂上钩呢？上面通过几张图就了解了：

如上图所示，就是实现整个气球球体的思路，具体解释如下所示：

  1. A 图中起始点为 p1，终止点为 p2，控制点为 c1、c2, 让两个控制点重合，绘制出的成果并不是很像气球的一部分，此时就要通过扭转控制点来扭转其外观；
  2. 扭转控制点 c1、c2，c1 中 y 值不变，减小 x 值；c2 中 x 值不变，增大 y 值（留神 canvas 中坐标方向即可），扭转后就失去了图 B 的成果，此时就跟气球外观很像了；
  3. 紧接着依照这个办法就能够实现整个的气球球体局部的外观。
function draw() {const canvas = document.getElementById('canvas');
    const ctx = canvas.getContext('2d');

    ctx.translate(250, 250);
    drawCoordiante(ctx);
    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(0, -80);
    ctx.bezierCurveTo(45, -80, 80, -45, 80, 0);
    ctx.bezierCurveTo(80, 85, 45, 120, 0, 120);
    ctx.bezierCurveTo(-45, 120, -80, 85, -80, 0);
    ctx.bezierCurveTo(-80, -45, -45, -80, 0, -80);
    ctx.stroke();
    ctx.restore();}

function drawCoordiante(ctx) {ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(-120, 0);
    ctx.lineTo(120, 0);
    ctx.moveTo(0, -120);
    ctx.lineTo(0, 120);
    ctx.closePath();
    ctx.stroke();}

2.2 口子局部实现

口子局部能够简化为一个三角形，成果如下所示：

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

    ……

    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(0, 120);
    ctx.lineTo(-5, 130);
    ctx.lineTo(5, 130);
    ctx.closePath();
    ctx.stroke();
    ctx.restore();}

2.3 线局部实现

线实现的比较简单，就用了一段直线实现

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

    ……

    ctx.save();
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(0, 120);
    ctx.lineTo(0, 300);
    ctx.stroke();
    ctx.restore();}

2.4 进行填充

气球局部的填充用了圆形突变成果，相比于纯色来说更加丑陋一些。

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

    ctx.fillStyle = getBalloonGradient(ctx, 0, 0, 80, 210);
    ……
    
}

function getBalloonGradient(ctx, x, y, r, hue) {const grd = ctx.createRadialGradient(x, y, 0, x, y, r);
    grd.addColorStop(0, 'hsla(' + hue + ', 100%, 65%, .95)');
    grd.addColorStop(0.4, 'hsla(' + hue + ', 100%, 45%, .85)');
    grd.addColorStop(1, 'hsla(' + hue + ', 100%, 25%, .80)');
    return grd;
}

2.5 动画成果及整体代码

上述流程曾经将一个动态的气球局部绘制结束了，要想实现动画成果只须要利用 requestAnimationFrame 函数一直循环调用即可实现。上面间接抛出整体代码，不便同学们察看成果进行调试，整体代码如下所示：

let posX = 225;
let posY = 300;
let points = getPoints();
draw();

function draw() {const canvas = document.getElementById('canvas');
    const ctx = canvas.getContext('2d');
    ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
    if (posY < -200) {
        posY = 300;
        posX += 300 * (Math.random() - 0.5);
        points = getPoints();}
    else {posY -= 2;}
    ctx.save();
    ctx.translate(posX, posY);
    drawBalloon(ctx, points);
    ctx.restore();

    window.requestAnimationFrame(draw);
}

function drawBalloon(ctx, points) {ctx.scale(points.scale, points.scale);
    ctx.save();
    ctx.fillStyle = getBalloonGradient(ctx, 0, 0, points.R, points.hue);
    // 绘制球体局部
    ctx.moveTo(points.p1.x, points.p1.y);
    ctx.bezierCurveTo(points.pC1to2A.x, points.pC1to2A.y, points.pC1to2B.x, points.pC1to2B.y, points.p2.x, points.p2.y);
    ctx.bezierCurveTo(points.pC2to3A.x, points.pC2to3A.y, points.pC2to3B.x, points.pC2to3B.y, points.p3.x, points.p3.y);
    ctx.bezierCurveTo(points.pC3to4A.x, points.pC3to4A.y, points.pC3to4B.x, points.pC3to4B.y, points.p4.x, points.p4.y);
    ctx.bezierCurveTo(points.pC4to1A.x, points.pC4to1A.y, points.pC4to1B.x, points.pC4to1B.y, points.p1.x, points.p1.y);

    // 绘制气球钮局部
    ctx.moveTo(points.p3.x, points.p3.y);
    ctx.lineTo(points.knowA.x, points.knowA.y);
    ctx.lineTo(points.knowB.x, points.knowB.y);
    ctx.fill();
    ctx.restore();

    // 绘制线局部
    ctx.save();
    ctx.strokeStyle = '#000000';
    ctx.lineWidth = 1;
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(points.p3.x, points.p3.y);
    ctx.lineTo(points.lineEnd.x, points.lineEnd.y);
    ctx.stroke();
    ctx.restore();}

function getPoints() {
    const offset = 35;
    return {scale: 0.3 + Math.random() / 2,
        hue: Math.random() * 255,
        R: 80,
        p1: {
            x: 0,
            y: -80
        },
        pC1to2A: {
            x: 80 - offset,
            y: -80
        },
        pC1to2B: {
            x: 80,
            y: -80 + offset
        },
        p2: {
            x: 80,
            y: 0
        },
        pC2to3A: {
            x: 80,
            y: 120 - offset
        },
        pC2to3B: {
            x: 80 - offset,
            y: 120
        },
        p3: {
            x: 0,
            y: 120
        },
        pC3to4A: {
            x: -80 + offset,
            y: 120
        },
        pC3to4B: {
            x: -80,
            y: 120 - offset
        },
        p4: {
            x: -80,
            y: 0
        },
        pC4to1A: {
            x: -80,
            y: -80 + offset
        },
        pC4to1B: {
            x: -80 + offset,
            y: -80
        },
        knowA: {
            x: -5,
            y: 130
        },
        knowB: {
            x: 5,
            y: 130
        },
        lineEnd: {
            x: 0,
            y: 250
        }
    };
}

function getBalloonGradient(ctx, x, y, r, hue) {const grd = ctx.createRadialGradient(x, y, 0, x, y, r);
    grd.addColorStop(0, 'hsla(' + hue + ', 100%, 65%, .95)');
    grd.addColorStop(0.4, 'hsla(' + hue + ', 100%, 45%, .85)');
    grd.addColorStop(1, 'hsla(' + hue + ', 100%, 25%, .80)');
    return grd;
}

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