前言
好吧,说是“粒子引擎”还是大言不惭而标题党了,离真正的粒子引擎还有点远。废话少说,先看demo
本文将教会你做一个简单的canvas粒子制造器(下称引擎)。
世界观
这个简单的引擎里需要有三种元素:世界(World)、发射器(Launcher)、粒子(Grain)。总得来说就是:发射器存在于世界之中,发射器制造粒子,世界和发射器都会影响粒子的状态,每个粒子在经过世界和发射器的影响之后,计算出下一刻的位置,把自己画出来。
世界(World)
所谓“世界”,就是全局影响那些存在于这这个“世界”的粒子的环境。一个粒子如果选择存在于这个“世界”里,那么这个粒子将会受到这个“世界”的影响。
发射器(Launcher)
用来发射粒子的单位。他们能控制粒子生成的粒子的各种属性。作为粒子们的爹妈,发射器能够控制粒子的出生属性:出生的位置、出生的大小、寿命、是否受到“World”的影响、是否受到"Launcher"本身的影响等等……
除此之外,发射器本身还要把自己生出来的已经死去的粒子清扫掉。
粒子(Grain)
最小基本单位,就是每一个骚动的个体。每一个个体都拥有自己的位置、大小、寿命、是否受到同名度的影响等属性,这样才能在canvas上每时每刻准确描绘出他们的形态。
粒子绘制主逻辑
上面就是粒子绘制的主要逻辑。
我们先来看看世界需要什么。
创造一个世界
不知道为什么我理所当然得会想到世界应该有重力加速度。但是光有重力加速度不能表现出很多花样,于是这里我给他增加了另外两种影响因素:热气和风。重力加速度和热气他们的方向是垂直的,风影响方向是水平的,有了这三个东西,我们就能让粒子动得很风骚了。
一些状态(比如粒子的存亡)的维护需要有时间标志,那么我们把时间也加入到世界里吧,这样方便后期做时间暂停、逆流的效果。
define(function(require, exports, module) { var Util = require('./Util'); var Launcher = require('./Launcher'); /** * 世界构造函数 * @param config * backgroundImage 背景图片 * canvas canvas引用 * context canvas的context * * time 世界时间 * * gravity 重力加速度 * * heat 热力 * heatEnable 热力开关 * minHeat 随机最小热力 * maxHeat 随机最大热力 * * wind 风力 * windEnable 风力开关 * minWind 随机最小风力 * maxWind 随机最大风力 * * timeProgress 时间进步单位,用于控制时间速度 * launchers 属于这个世界的发射器队列 * @constructor */ function World(config){ //太长了,略去细节 } World.prototype.updateStatus = function(){}; World.prototype.timeTick = function(){}; World.prototype.createLauncher = function(config){}; World.prototype.drawBackground = function(){}; module.exports = World; });
大家都知道,画动画就是不断得重画,所以我们需要暴露出一个方法,提供给外部循环调用:
/** * 循环触发函数 * 在满足条件的时候触发 * 比如RequestAnimationFrame回调,或者setTimeout回调之后循环触发的 * 用于维持World的生命 */ World.prototype.timeTick = function(){ //更新世界各种状态 this.updateStatus(); this.context.clearRect(0,0,this.canvas.width,this.canvas.height); this.drawBackground(); //触发所有发射器的循环调用函数 for(var i = 0;i<this.launchers.length;i++){ this.launchers[i].updateLauncherStatus(); this.launchers[i].createGrain(1); this.launchers[i].paintGrain(); } };
这个timeTick方法在外部循环调用时,每次都做着这几件事:
更新世界状态
清空画布重新绘制背景
轮询全世界所有发射器,并更新它们的状态,创建新的粒子,绘制粒子
那么,世界的状态到底有哪些要更新?
显然,每一次都要让时间往前增加一点是容易想到的。其次,为了让粒子尽可能动得风骚,我们让风和热力的状态都保持不稳定——每一阵风和每一阵热浪,都是你意识不到的~
World.prototype.updateStatus = function(){ this.time+=this.timeProgress; this.wind = Util.randomFloat(this.minWind,this.maxWind); this.heat = Util.randomFloat(this.minHeat,this.maxHeat); };
世界造出来了,我们还得让世界能造粒子发射器呀,要不然怎么造粒子呢~
World.prototype.createLauncher = function(config){ var _launcher = new Launcher(config); this.launchers.push(_launcher); };
好了,做为上帝,我们已经把世界打造得差不多了,接下来就是捏造各种各样的生灵了。
捏出第一个生物:发射器
发射器是世界上的第一种生物,依靠发射器才能繁衍出千奇百怪的粒子。那么发射器需要具备什么特征呢?
首先,它是属于哪个世界的得搞清楚(因为这个世界可能不止一个世界)。
其次,就是发射器本身的状态:位置、自身体系内的风力、热力,可以说:发射器就是一个世界里的小世界。
最后就是描述一下他的“基因”了,发射器的基因会影响到他们的后代(粒子)。我们赋予发射器越多的“基因”,那么他们的后代就会有更多的生物特征。具体看下面的良心注释代码吧~
define(function (require, exports, module) { var Util = require('./Util'); var Grain = require('./Grain'); /** * 发射器构造函数 * @param config * id 身份标识用于后续可视化编辑器的维护 * world 这个launcher的宿主 * * grainImage 粒子图片 * grainList 粒子队列 * grainLife 产生的粒子的生命 * grainLifeRange 粒子生命波动范围 * maxAliveCount 最大存活粒子数量 * * x 发射器位置x * y 发射器位置y * rangeX 发射器位置x波动范围 * rangeY 发射器位置y波动范围 * * sizeX 粒子横向大小 * sizeY 粒子纵向大小 * sizeRange 粒子大小波动范围 * * mass 粒子质量(暂时没什么用) * massRange 粒子质量波动范围 * * heat 发射器自身体系的热气 * heatEnable 发射器自身体系的热气生效开关 * minHeat 随机热气最小值 * maxHeat 随机热气最小值 * * wind 发射器自身体系的风力 * windEnable 发射器自身体系的风力生效开关 * minWind 随机风力最小值 * maxWind 随机风力最小值 * * grainInfluencedByWorldWind 粒子受到世界风力影响开关 * grainInfluencedByWorldHeat 粒子受到世界热气影响开关 * grainInfluencedByWorldGravity 粒子受到世界重力影响开关 * * grainInfluencedByLauncherWind 粒子受到发射器风力影响开关 * grainInfluencedByLauncherHeat 粒子受到发射器热气影响开关 * * @constructor */ function Launcher(config) { //太长了,略去细节 } Launcher.prototype.updateLauncherStatus = function () {}; Launcher.prototype.swipeDeadGrain = function (grain_id) {}; Launcher.prototype.createGrain = function (count) {}; Launcher.prototype.paintGrain = function () {}; module.exports = Launcher; });
发射器要负责生孩子啊,怎么生呢:
Launcher.prototype.createGrain = function (count) { if (count + this.grainList.length <= this.maxAliveCount) { //新建了count个加上旧的还没达到最大数额限制 } else if (this.grainList.length >= this.maxAliveCount && count + this.grainList.length > this.maxAliveCount) { //光是旧的粒子数量还没能达到最大限制 //新建了count个加上旧的超过了最大数额限制 count = this.maxAliveCount - this.grainList.length; } else { count = 0; } for (var i = 0; i < count; i++) { var _rd = Util.randomFloat(0, Math.PI * 2); var _grain = new Grain({/*粒子配置*/}); this.grainList.push(_grain); } };
生完孩子,孩子死掉了还得打扫……(好悲伤,怪内存不够用咯)
Launcher.prototype.swipeDeadGrain = function (grain_id) { for (var i = 0; i < this.grainList.length; i++) { if (grain_id == this.grainList[i].id) { this.grainList = this.grainList.remove(i);//remove是自己定义的一个Array方法 this.createGrain(1); break; } } };
生完孩子,还得把孩子放出来玩:
Launcher.prototype.paintGrain = function () { for (var i = 0; i < this.grainList.length; i++) { this.grainList[i].paint(); } };
自己的内部小世界也不要忘了维护呀~(跟外面的大世界差不多)
Launcher.prototype.updateLauncherStatus = function () { if (this.grainInfluencedByLauncherWind) { this.wind = Util.randomFloat(this.minWind, this.maxWind); } if(this.grainInfluencedByLauncherHeat){ this.heat = Util.randomFloat(this.minHeat, this.maxHeat); } };
好了,至此,我们完成了世界上第一种生物的打造,接下来就是他们的后代了(呼呼,上帝好累)
子子孙孙,无穷尽也
出来吧,小的们,你们才是世界的主角!
作为世界的主角,粒子们拥有各种自身的状态:位置、速度、大小、寿命长度、出生时间当然必不可少
define(function (require, exports, module) { var Util = require('./Util'); /** * 粒子构造函数 * @param config * id 唯一标识 * world 世界宿主 * launcher 发射器宿主 * * x 位置x * y 位置y * vx 水平速度 * vy 垂直速度 * * sizeX 横向大小 * sizeY 纵向大小 * * mass 质量 * life 生命长度 * birthTime 出生时间 * * color_r * color_g * color_b * alpha 透明度 * initAlpha 初始化时的透明度 * * influencedByWorldWind * influencedByWorldHeat * influencedByWorldGravity * influencedByLauncherWind * influencedByLauncherHeat * * @constructor */ function Grain(config) { //太长了,略去细节 } Grain.prototype.isDead = function () {}; Grain.prototype.calculate = function () {}; Grain.prototype.paint = function () {}; module.exports = Grain; });
粒子们需要知道自己的下一刻是怎样子的,这样才能把自己在世界展现出来。对于运动状态,当然都是初中物理的知识了:-)
Grain.prototype.calculate = function () { //计算位置 if (this.influencedByWorldGravity) { this.vy += this.world.gravity+Util.randomFloat(0,0.3*this.world.gravity); } if (this.influencedByWorldHeat && this.world.heatEnable) { this.vy -= this.world.heat+Util.randomFloat(0,0.3*this.world.heat); } if (this.influencedByLauncherHeat && this.launcher.heatEnable) { this.vy -= this.launcher.heat+Util.randomFloat(0,0.3*this.launcher.heat); } if (this.influencedByWorldWind && this.world.windEnable) { this.vx += this.world.wind+Util.randomFloat(0,0.3*this.world.wind); } if (this.influencedByLauncherWind && this.launcher.windEnable) { this.vx += this.launcher.wind+Util.randomFloat(0,0.3*this.launcher.wind); } this.y += this.vy; this.x += this.vx; this.alpha = this.initAlpha * (1 - (this.world.time - this.birthTime) / this.life); //TODO 计算颜色 和 其他 };
粒子们怎么知道自己死了没?
Grain.prototype.isDead = function () { return Math.abs(this.world.time - this.birthTime)>this.life; };
粒子们又该以怎样的姿态把自己展现出来?
Grain.prototype.paint = function () { if (this.isDead()) { this.launcher.swipeDeadGrain(this.id); } else { this.calculate(); this.world.context.save(); this.world.context.globalCompositeOperation = 'lighter'; this.world.context.globalAlpha = this.alpha; this.world.context.drawImage(this.launcher.grainImage, this.x-(this.sizeX)/2, this.y-(this.sizeY)/2, this.sizeX, this.sizeY); this.world.context.restore(); } };
嗟乎。
以上就是使用HTML5 canvas实现一个简单的粒子引擎代码实例的详细内容,更多请关注Work网其它相关文章!