HTML5 Canvas：制作动画特效

07-29 次

标签 canvas 动画 html5 canvas

要在HTML5 canvas中绘制图像动画效果，你需要绘制出每一帧的图像，然后在一个极短的时间内从一帧过渡到下一帧，形成动画效果。这其实是一种视觉欺骗，原理就像播放电影一样，胶片上每一格是一帧图片，然后快速的播放它们，在人的眼睛看来就是一个完整的动画效果。

制作canvas动画的基本步骤

下面是你在canvas上绘制一个动画帧的基本步骤：

1、清空canvas：除了背景图像之外，你需要清空之前绘制的所有图形。
2、保存canvas的状态：如果在这一步中你使用了不同的绘图状态（例如描边大小和填充色等），并且你想在绘制每一帧时使用相同的原始状态，你需要保存这些原始状态。
3、绘制动画图形：这一步中你需要绘制那些动画的图形元素。
4、恢复canvas状态：如果你之前保存过canvas的状态，在这一步中将它们恢复。

控制canvas动画

我们需要一种方法来在指定时间内执行我们的绘制图形函数。有两种方式可以控制动画的执行。

第一种是使用下面的三个window对象上的方法：window.setInterval()，window.setTimeout()和window.requestAnimationFrame()。它们都能在指定时间内调用指定的函数。

setInterval(function, delay)：在每delay毫秒时间内反复执行function指定的函数。
setTimeout(function, delay)：在delay毫秒内执行function指定的函数。
requestAnimationFrame(callback)：通知浏览器你需要执行一个动画，并请求浏览器调用指定的函数来在下一次重绘前更新动画。

第二种方法是使用事件监听。例如你需要做一个小游戏，你可以监听键盘和鼠标的事件，然后在捕获相应的事件时使用setTimeout()方法来制作动画效果。

为了获得更好的动画性能，我们通常使用requestAnimationFrame()方法。当浏览器装备好绘制下一帧动画时，我们可以将绘制函数作为参数传入这个方法中。

通过在浏览器准备画下一帧的时候，给浏览器发出信号，可以使浏览器对你的动画进行硬件加速，这比使用setTimeout()来绘制动画效果会好得多。

下面是一段示例代码：

function animate() {

    reqAnimFrame = window.mozRequestAnimationFrame    ||
                   window.webkitRequestAnimationFrame ||
                   window.msRequestAnimationFrame     ||
                   window.oRequestAnimationFrame
                   ;

    reqAnimFrame(animate);

    draw();
}

animate()函数首先会获取requestAnimationFrame()函数的一个引用。注意在不同的浏览器中会使用不同的名称。变量reqAnimFrame会在不同的浏览器中设置为不同的值，总之它不能为空。

然后reqAnimFrame()方法被调用，并将animate()函数作为参数传入。当浏览器准备好绘制下一帧动画时，animate()函数就会被调用。

最后，animate()函数会调用draw()方法。draw()方法在上面的代码中没有写出来，它实际上做的事情就是前面提到的绘制一个动画帧的4个步骤：清空canvas，保存状态，绘制图形，恢复状态。

还有一件需要注意的事情是animate()函数必须被调用一次来启动动画，否则requestAnimationFrame()函数将永远不会被调用，动画也不会被正常执行。

下面是一个小例子：一个小矩形在canvas中来回不停的运动。

上面canvas动画的实现代码如下：

var x =  0;
var y = 15;
var speed = 5;
function animate() {
    reqAnimFrame = window.mozRequestAnimationFrame    ||
                window.webkitRequestAnimationFrame ||
                window.msRequestAnimationFrame     ||
                window.oRequestAnimationFrame
                ;
    reqAnimFrame(animate);
    x += speed;
    if(x <= 0 || x >= 475){
        speed = -speed;
    }
    draw();
}
function draw() {
    var canvas  = document.getElementById("ex1");
    var context = canvas.getContext("2d");
    context.clearRect(0, 0, 500, 170);
    context.fillStyle = "#ff00ff";
    context.fillRect(x, y, 25, 25);
}
animate();

canvas动画示例

下面是一个地球绕太阳以及月亮绕地球旋转的canvas动画效果。

上面效果的实现代码如下：

var sun = new Image();
var moon = new Image();
var earth = new Image();
function init(){
    sun.src = 'img/Canvas_sun.png';
    moon.src = 'img/Canvas_moon.png';
    earth.src = 'img/Canvas_earth.png';
    reqAnimFrame = window.mozRequestAnimationFrame ||
    window.webkitRequestAnimationFrame ||
    window.msRequestAnimationFrame     ||
    window.oRequestAnimationFrame
    ;
    reqAnimFrame(drawSolarSystem);
}

function drawSolarSystem () {
  var ctx = document.getElementById('ex2').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);

  reqAnimFrame = window.mozRequestAnimationFrame ||
    window.webkitRequestAnimationFrame ||
    window.msRequestAnimationFrame     ||
    window.oRequestAnimationFrame
    ;
    reqAnimFrame(drawSolarSystem);
}

init();

接下来的例子是一个模拟时钟动画的例子。

模拟时钟动画的实现代码如下：

function clock(){
  var now = new Date();
  var ctx = document.getElementById('ex3').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();

  reqAnimFrame = window.mozRequestAnimationFrame ||
    window.webkitRequestAnimationFrame ||
    window.msRequestAnimationFrame     ||
    window.oRequestAnimationFrame
    ;
    reqAnimFrame(clock);
}

reqAnimFrame = window.mozRequestAnimationFrame ||
    window.webkitRequestAnimationFrame ||
    window.msRequestAnimationFrame     ||
    window.oRequestAnimationFrame
    ;
    reqAnimFrame(clock);