canvas水波纹效果

2023-02-12 18:29:45

先看效果

演示效果

自然界中水波纹效果十分麻烦，我这里只是根据水波纹的几个特性，在理想环境下模拟水波纹的扩散效果。

这里应用到的属性有：扩散、波动、折射。

扩散：很好理解，水波纹会从触发原点开始向周围扩散

波动：水波纹就一直波，在切面上观看，就是一个正弦函数的波形图

折射：光在不同介质中传播速度不同导致出现折射效果。

如果在平静条件下，在垂直方向上看水底事物，很正常。

在波动条件下，因为水的上下波动，导致垂直方向上看到的水底物体，因为波的角度不同，导致水下事物反射的光到人眼的时候，出现一些偏移。

找出这个偏移的算法就是这个效果的精髓所在。

看下图：

基本算法如下：

1、根据公式，正弦函数的波形上的某个点的切线角度。
sople=cos(len)【sople为斜率，len正弦位置距离原点的位置】

2、 len要根据水波纹的波长除以2π算出一个周期下r的值
len=r*PI*2/waveLen【waveLen：水波一个周期的长度】
sople=cos(r*PI*2/waveLen)

3、知道斜率，求出切线的倾斜角
sopleDeg=atan(sople)
sopleDeg = (sopleDeg+360)%360

4、切线的倾斜角区间为0-360度，入射角区间0-90度
inDeg= sopleDeg%90

5、根据公式，入射角的正弦比上折射角的正弦为折射率
sin(inDeg)/sin(outDeg)=1.3333
sin(outDeg)=sin(inDeg)/1.3333
outDeg=asin(sin(inDeg)/1.3333)

6、根据如图，偏移角度为入射角减去折射角
shiftDeg=inDeg-outDeg

7、知道偏移角度和水深可以计算出偏移量
shift=tan(shiftDeg)*depth

8、将偏移量分解为X轴偏移和Y轴偏移
shiftX=cos(deg)*shift
shiftY=sin(deg)*shift【deg为当前位置和原点位置所成的夹角】

那么把真实位置的像素赋值给期待位置，处理所有的点，这样就得到的水波纹效果。

代码如下：

 <!doctype html>

 <html lang="en">

 <head>

     <meta http-equiv="Pragma" content="no-cache" />

     <meta http-equiv="Cache-Control" content="no-cache" />

     <meta http-equiv="Expires" content="0" />

     <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8" />

     <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0,user-scalable=no" />

    <meta charset="UTF-8">

     <title>Document</title>

 </head>

 <body bgcolor="#000000">

 <canvas id="canvas"></canvas>

 <script type="text/javascript">

 (function(){

 var canvas = document.getElementById("canvas");

 canvas.style.position = "absolute" ;

 canvas.style.left = 0 ;

 canvas.style.top = 0 ;

 var cxt = canvas.getContext("2d");

 var imgData ;//原始图片信息

 var tempImageData ;//临时图片信息

 var depth = 40 ;//水深

 var waveLen = 30 ;//水波波长

 var step = 0 ;//运动步长

 var w , h ;//图片宽高

 var sin = Math.sin,

     cos = Math.cos,

     tan = Math.tan,

     atan = Math.atan,

     asin = Math.asin,

     sqrt = Math.sqrt,

     abs = Math.abs ,

     round = Math.round,

     max = Math.max,

     min = Math.min,

     PI = Math.PI;

 var n = 1.3333 ;//n=sin(a1)/sin(a2)    a2 = asin(sin(a1)/n)

 var p = {x:150.01,y:150.01};//水波圆心

 var r,slope,slopeDeg,inDeg,outDeg,shiftDeg,dir,shift,shiftX,shiftY,position,tmpDepth;

 var radius = 0 ;

 var speed = 2 ;

 var radiusWidth = 60 ;

 var timerAnimate = 0 ;

 var damp = 1;

 document.onmousedown = function(e){

     if(timerAnimate)

         clearInterval(timerAnimate);

     p = {

         x:e.pageX + 0.01,

         y:e.pageY + 0.01

     };

     radius = 0 ;

     damp = 1 ;

     timerAnimate = setInterval(draw,40);

 }

 function draw(){

     var t = new Date;

     step += 1;

     radius += speed ;

     damp -= 0.01;

     for(var x = 0 ; x < w ; x ++){

         for(var y = 0 ; y < h ; y ++){

             var pxObj = getPoint(imgData,x,y);

             setPoint(tempImageData,x,y,pxObj);

         }

     }

     cxt.putImageData(tempImageData,0,0);

     console.log(new Date - t);

     if(damp < 0){

         if(timerAnimate)

             clearInterval(timerAnimate);

         cxt.putImageData(imgData,0,0);

     }

 }

 function getPoint(img,x,y){

     r = sqrt((x-p.x)*(x-p.x) + (y-p.y)*(y-p.y));

     if(r < radius){

         position = (r + step)/waveLen*PI*2;//当前位置的代表弧度

         tmpDepth = sin(position)*waveLen/PI/2;//水波动引起的临时深度变化

         slope = cos(position);//斜率

         slopeDeg = atan(slope);//斜角

         slopeDeg = abs(slopeDeg*PI*2)%90/(PI*2);//入射角保证为0-360

         inDeg = slopeDeg;//入射角

         outDeg = asin(sin(inDeg)/n);//折射角

         shiftDeg = inDeg - outDeg ;//偏移角

         shift = (x-p.x)/abs(x-p.x)*tan(shiftDeg)*(depth+tmpDepth)*damp ;//偏移量

         deg = atan((y-p.y)/(x-p.x));

         shiftX = cos(deg)*shift ;//X偏移量

         shiftY = sin(deg)*shift ;//Y偏移量

         x = round(max(0,min(w-1,x+shiftX)));

         y = round(max(0,min(h-1,y+shiftY)));

     }

     var i = (y*w + x ) * 4 ;

     var pxObj = [];

     pxObj[0] = img.data[i];

     pxObj[1] = img.data[i+1];

     pxObj[2] = img.data[i+2];

     return pxObj;

 }

 function setPoint(img,x,y,obj){

     var i = (y*canvas.width + x ) * 4 ;

     img.data[i] = obj[0];

     img.data[i+1] = obj[1];

     img.data[i+2] = obj[2];

     img.data[i+3] = 255;

 }

 function init(){

     var img = new Image();

     img.onload = function(){

         canvas.width = this.width ;

         canvas.height = this.height;

         cxt.drawImage(this,0,0,this.width,this.height);

         imgData = cxt.getImageData(0,0,this.width,this.height);

         tempImageData = cxt.createImageData(imgData);

          w = canvas.width ;

         h = canvas.height ;

         timerAnimate = setInterval(draw,30);

    }

    img.src = "4.jpg";

 }

 init();

 })()

 </script>

 </body>

 </html>

演示地址：http://suohb.com/work/newWater.html

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