JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈

2022-11-05 11:19:25

1．一个沿圆周运动的圆圈

      一个半径为size的圆圈以画布的中心（canvas.width/2,canvas.height/2）为起点，沿着一个圆周运动。编写如下的HTML代码。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>沿圆周运动的圆圈</title>
</head>
<body>
<script>
  var canvas = document.createElement('canvas');
  var ctx = canvas.getContext('2d');
  document.body.appendChild(canvas);
  canvas.width = window.innerWidth;
  canvas.height = window.innerHeight;
  ctx.beginPath();
  ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, 1)';
  ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  var angle =360;
  var pos = [canvas.width/2,canvas.height/2];
  var size = 10;
  var speed = 1;
  var curve = 0.5;
  var color = 'rgba(69,204,255,.95)';
  function draw () 
  {
     var radians = angle*Math.PI/180;
     pos[0] += Math.cos(radians)* speed;
     pos[1] += Math.sin(radians)* speed;
     angle += curve;
     ctx.strokeStyle = color;
     ctx.beginPath();
     ctx.arc(pos[0],pos[1],size,0,2*Math.PI);
     ctx.stroke();
     window.requestAnimationFrame(draw);
  }
  window.requestAnimationFrame(draw);
</script>
</body>
</html>
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      在浏览器中打开包含这段HTML代码的html文件，可以在浏览器窗口中呈现出如图1所示的动画效果。

 JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈

图1  沿圆周运动的一个圆圈

      由图1可知，圆圈运动的起点（canvas.width/2,canvas.height/2）位于运动所沿的圆周上angle==360°的位置。

2．两个沿圆周运动的圆圈

      在画布中放置两个圆圈，两个圆圈的起点均位于画布中心（canvas.width/2,canvas.height/2），一个圆圈从所沿圆周的45°处沿圆周运动，另一个圆圈从所沿圆周的135°处沿圆周运动。编写如下的HTML代码。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>沿圆周运动的圆圈</title>
</head>
<body>
<script>
  var canvas = document.createElement('canvas');
  var ctx = canvas.getContext('2d');
  document.body.appendChild(canvas);
  canvas.width = window.innerWidth;
  canvas.height = window.innerHeight;
  ctx.beginPath();
  ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, 1)';
  ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  var angle1 =45;
  var angle2 =135;
  var pos1 = [canvas.width/2,canvas.height/2];
  var pos2 = [canvas.width/2,canvas.height/2];
  var size = 10;
  var speed = 1;
  var curve = 0.5;
  var color1 = 'rgba(69,204,255,.95)';
  var color2 = 'rgba(255,212,50,.95)';
  function draw () 
  {
     var radians = angle1*Math.PI/180;
     pos1[0] += Math.cos(radians)* speed;
     pos1[1] += Math.sin(radians)* speed;
     angle1 += curve;
     radians = angle2*Math.PI/180;
     pos2[0] += Math.cos(radians)* speed;
     pos2[1] += Math.sin(radians)* speed;
     angle2 += curve;
     ctx.strokeStyle = color1;
     ctx.beginPath();
     ctx.arc(pos1[0],pos1[1],size,0,2*Math.PI);
     ctx.stroke();
     ctx.strokeStyle = color2;
     ctx.beginPath();
     ctx.arc(pos2[0],pos2[1],size,0,2*Math.PI);
     ctx.stroke();
 //   fade();
     window.requestAnimationFrame(draw);
  }
  function fade () 
  {
     ctx.beginPath();
     ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, .03)';
     ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  }
  window.requestAnimationFrame(draw);
</script>
</body>
</html>
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      在浏览器中打开包含这段HTML代码的html文件，可以在浏览器窗口中呈现出如图2所示的动画效果。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图2  两个沿圆周运动的圆圈

      为了展示圆圈运动的轨迹，我们在函数draw()的函数体中，最后一行语句前加上调用语句“fade();”，编写fade()函数如下：

  function fade ()

  {

     ctx.beginPath();

     ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, .03)';

     ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);

  }

      这样，圆圈运动轨迹带长尾效果。在浏览器中呈现出如图3所示的动画效果。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图3  两个沿圆周运动的圆圈（带长尾效果）

3．更多沿圆周运动的圆圈

      如果要在画布中让num个圆圈沿圆周运动呢？为此，将圆圈抽象为粒子对象Particle，该对象有圆圈在所沿圆周上的起始位置angle、圆圈运动的当前位置pos（初始值为画布中心[canvas.width/2,canvas.height/2]）、圆圈大小size、运动速度speed、运动角度变化量curve和圆圈颜色color等属性；为该对象定义move和draw两个方法，分别完成圆圈的位置变化和圆圈绘制操作。

      为设定方便起见，给沿圆周运动的圆圈预设置4个参数，用变量config来表示。config.num、config.size 、config.speed和config.curve分别表示4个参数分量。其中，config.num表示画布中参与运动的圆圈个数，由它计算出圆圈在所沿圆周上的起始位置angle。

      编写的HTML文件如下。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>沿圆周运动的圆圈（给定4个参数）</title>
</head>
<body>
<script>
  var canvas = document.createElement('canvas');
  var ctx = canvas.getContext('2d');
  canvas.width = window.innerWidth;
  canvas.height = window.innerHeight;
  document.body.appendChild(canvas);
  ctx.beginPath();
  ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, 1)';
  ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  var particles = [];
  var colors = [ 'rgba(69,204,255,.95)', 'rgba(73,232,62,.95)',
                 'rgba(255,212,50,.95)', 'rgba(232,75,48,.95)',
                 'rgba(178,67,255,.95)' ];
  var config = {};
  config.num = 5;
  config.size = 2;
  config.speed = 1;
  config.curve = 0.5;
  createParticles() 
  window.requestAnimationFrame(draw);
  function createParticles() 
  {
     var n = config.num;
     for (var i=0; i<n; i++) 
     {
        var angle = (360/n)*(i+1);
        particles.push(new Particle(angle,colors[i%5]));
     }
  }
  function draw () 
  {
     for (var i=0; i<particles.length; i++) 
     {
        var p = particles[i];
        p.move();
        p.draw();
     }
     fade();
     window.requestAnimationFrame(draw);
  }

  function Particle (angle,color) 
  {
     this.angle = angle;
     this.size  = config.size;
     this.speed = config.speed;
     this.color = color;
     this.curve = config.curve;
     this.pos = [canvas.width/2, canvas.height/2];
  }  
  Particle.prototype.move = function()
  {
    this.angle += this.curve;
    var radians = this.angle*Math.PI/180;
    this.pos[0] += Math.cos(radians)*this.speed,
    this.pos[1] += Math.sin(radians)*this.speed;
  }
  Particle.prototype.draw = function () 
  {
     ctx.strokeStyle = this.color;
     ctx.beginPath();
     ctx.arc(this.pos[0],this.pos[1],this.size,0,2*Math.PI);
     ctx.stroke();
  }
  function fade () 
  {
     ctx.beginPath();
     ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, .03)';
     ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
     ctx.fill();
  }
</script>
</body>
</html>
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       在浏览器中打开包含这段HTML代码的html文件，可以在浏览器窗口中呈现出如图4所示的动画效果。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图4  沿圆周运动的圆圈（num=5，size=2，speed = 1，curve = 0.5）

       为4个参数设定不同的值，可以呈现出不同的动画效果。给出3组不同值的设定，呈现的动画效果分别如图5、图6和图7所示。为避免图形文件过大，下列的动画过程均只录制一个片段。完整的动画演示过程请读者自己打开HTML文件运行程序观看。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图5  沿圆周运动的圆圈（num=80，size=4，speed = 1，curve = 0.5）

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图6  沿圆周运动的圆圈（num=8，size=16，speed = 1.8，curve = 1.8）

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图7  沿圆周运动的圆圈（num=90，size=100，speed = 2，curve =1）

      由图4~图7可知，参数speed 和curve决定了圆圈运动的轨迹。上面代码中，各个圆圈的参数speed 和curve均相同。能否让各个运动的圆圈的参数speed 和curve不同，这样它们的运动轨迹也不同，呈现出更多的变化呢？

      一个简单的办法是让参数speed 和curve在某个区间范围内随机取值。

例如，修改config参数的设置如下：

  config.num = 80;

  config.size = 300;

  config.speed =[1,10];

  config.curve = [-0.5,0.5];

修改function Particle (angle,color)如下：

  function Particle (angle,color)

  {

     this.angle = angle;

     this.size  = config.size;

     this.speed = rand(config.speed[0],config.speed[1]);

     this.color = color;

     this.curve = rand(config.curve[0],config.curve[1]);

     this.pos = [canvas.width/2, canvas.height/2];

  }

增加在区间[min,max]中取随机值的函数如下：

  function rand(min, max)

  {

     return Math.random()*(max-min)+min;

  }

       其余部分保持不变，则在浏览器窗口中呈现出如图8所示的动画效果。这个动画效果有点炫酷哟！

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图8  沿圆周运动的圆圈（num=80，size=300，speed =1~10，curve =-0.5~0.5）

4．可设置参数的沿圆周运动的圆圈

       由图4~图8可知，不同的参数设定，沿圆周运动的圆圈所呈现的动画效果不同。为此，我们提供文本框输入预设数值的方式对4个参数的值进行设定，设定完成后，单击“Go!”按钮，按设定的参数进行动画效果的呈现。

       编写的HTML代码如下。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>沿圆周运动的圆圈（可设置参数）</title>
<style>
  form 
  {
    position:absolute;
    top:0;
    left:0;
    z-index:100;
    background-color:rgba(200,200,200,.8);
    padding:8px;
    font-size:90%;
  }
  form input[type=text] 
  {
    width:30px;
    border:1px solid #000;
    text-align:center;
  }
  form button 
  {
    margin:4px auto;
    border:1px solid #000;
    display:block;
  }
</style>
</head>
<body>
<form id="settings" onsubmit="return false">
  Particles<br/>
  <input type="text" id="inBubblesMin" value="150"/>
  To 
  <input type="text" id="inBubblesMax" value="150"/><br/>
  Size<br/>
  <input type="text" id="inSi*" value="2"/>
  To 
  <input type="text" id="inSizeMax" value="2"/><br/>
  Speed<br/>
  <input type="text" id="inSpeedMin" value="1"/>
  To 
  <input type="text" id="inSpeedMax" value="1"/><br/>
  Curve<br/>
  <input type="text" id="inCurveMin" value=".5"/>
  To 
  <input type="text" id="inCurveMax" value=".5"/><br/>
  <button id="btnClear">Clear</button>
  <button id="btnSet">Go!</button><br/>
</form>
<script>
  var canvas = document.createElement('canvas');
  var ctx = canvas.getContext('2d');
  canvas.width = window.innerWidth;
  canvas.height = window.innerHeight;
  document.body.appendChild(canvas);
  var particles = [];
  var colors = [ 'rgba(69,204,255,.95)', 'rgba(73,232,62,.95)',
                 'rgba(255,212,50,.95)', 'rgba(232,75,48,.95)',
                 'rgba(178,67,255,.95)' ];
  var config = {};
  var settings = document.getElementById('settings');
  start();
  window.requestAnimationFrame(draw);
  function createParticles() 
  {
     var n = rand(config.num[0],config.num[1]);
     for (var i=0; i<n; i++) 
     {
        var angle = (360/n)*(i+1);
        particles.push(new Particle({
            angle:angle,
            size:rand(config.size[0],config.size[1]),
            speed:rand(config.speed[0],config.speed[1]),
            color:colors[i%5],
            curve:rand(config.curve[0],config.curve[1])
        }));
     }
  }
  function draw () 
  {
     for (var i=0; i<particles.length; i++) 
     {
        var p = particles[i];
        p.move();
        p.draw(ctx);
     }
     fade();
     window.requestAnimationFrame(draw);
  }

  function Particle (options) 
  {
     this.angle = options.angle;
     this.size  = options.size;
     this.speed = options.speed;
     this.color = options.color;
     this.curve = options.curve;
     this.pos = [canvas.width/2, canvas.height/2];
  }  
  Particle.prototype.move = function()
  {
    this.angle += this.curve;
    var radians = this.angle*Math.PI/180;
    this.pos[0] += Math.cos(radians)*this.speed,
    this.pos[1] += Math.sin(radians)*this.speed;
  }
  Particle.prototype.draw = function (ctx) 
  {
     ctx.strokeStyle = this.color;
     ctx.beginPath();
     ctx.arc(this.pos[0],this.pos[1],this.size,0,2*Math.PI);
     ctx.stroke();
  }

  function fade () 
  {
     ctx.beginPath();
     ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, .03)';
     ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
     ctx.fill();
  }
  function clear () 
  {
     ctx.beginPath();
     ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, 1)';
     ctx.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
     ctx.fill();
     particles.length = 0;
  }
  function start() 
  {
        config.num = [parseFloat(settings.inBubblesMin.value),
                      parseFloat(settings.inBubblesMax.value) ];
        config.size = [parseFloat(settings.inSi*.value),
                      parseFloat(settings.inSizeMax.value)];
        config.speed = [parseFloat(settings.inSpeedMin.value),
                      parseFloat(settings.inSpeedMax.value)];
        config.curve = [parseFloat(settings.inCurveMin.value),
                      parseFloat(settings.inCurveMax.value)];
        createParticles();
  }
  settings.btnSet.addEventListener("click", start);
  settings.btnClear.addEventListener("click", clear);
  function rand(min, max) 
  {
     return Math.random()*(max-min)+min;
  }
</script>
</body>
</html>
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      在浏览器中打开包含这段HTML代码的html文件，可以在浏览器窗口中呈现出如图9所示的动画效果。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图9  沿圆周运动的圆圈（单击一次Go!按钮）

       在页面中，单击“Clear”按钮，会清屏，同时置粒子数组的长度为0，相当于页面中不再有沿圆周运动的圆圈。

       单击“Go！”按钮，会读取设置的参数值，同时调用createParticles();向粒子数组中添加运动的圆圈。注意：是添加，若数组中原来有运动的圆圈，则原来运动的圆圈会继续运动。这样，多次单击“Go！”按钮，会呈现出更多有变化的动画效果。

       例如，图9的动画效果是150个运动的圆圈构成一个大圆环收缩效果。若按一定时间间隔单击两次“Go！”按钮，应该会呈现出2个大圆环交替收缩的动画效果，如图10所示。

JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈 

图10  沿圆周运动的圆圈（单击两次Go!按钮）

    多次单击“Go！”按钮添加运动圆圈的功能设定很有意思了。这意味着我们可以将上面的动画效果进行组合。图10的动画效果实质是两个图9所示动画效果的组合。

       例如，设定num=150，size=2，speed = 1，curve = 0.5后，单击“Go！”按钮，呈现出如图9所示的动画效果；再设定num=8，size=16，speed = 1.8，curve = 1.8，单击“Go！”按钮（呈现如图6所示的动画效果）后，图6和图9的动画效果组合起来，呈现出如图11所示的动画效果。

 JavaScript动画实例：沿圆周运动的圆圈

图11  两种动画效果的组合

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