JavaScript動畫 —— 彈動動畫
緩動和彈動都是那對象從已有位置移動到目標位置的方法。但是緩動是指物體滑動到目標點就停下來；而彈動是指物體來回反彈一段時間后，最終停在目標點的運動。
彈動，大多數時候，物體的加速度與它到目標點的距離是成比例的。
來看一個在現實中彈動的例子：在橡皮筋的一頭系上一個小球，另一頭固定起來。小球的目標點就是它初始靜止懸空的那個位置點。將小球拉開一小段距離然后松開，剛松手那一瞬間，它的速度為0，但是橡皮筋給它施加了外力，把它拉向目標點；如果小球盡可能地拉遠，橡皮筋對它施加的外力就會變得越大。松手后，小球會急速飛過目標點。但是，當它飛過目標點以后，橡皮筋又把它往回拉，使其加速度減小，它飛得越遠，橡皮筋施加的力就越大；最終，它的速度降為0，又掉頭往回飛。由于受到摩擦力的影響，反復幾次后，小球的運動逐漸慢下來，停在目標點上。
一. 一維坐標上的彈動
1 . 首先需要一個變量存儲彈性比例系數，取值為0~1，較大的彈性比例常熟會表現出較硬的彈簧效果。
var spring = 0.1, targetX = canvas.width / 2, vx = 0;
2 . 接下來，計算小球到目標點的距離
var dx = targetX - ball.x;
3 . 計算加速度。在這個例子中，我們設置小球的加速度與距離成正比，即加速度 = 小球到目標點的距離 × 彈性比例系數。
var ax = dx * spring;
4 . 把加速度累加到速度上，然后把速度累加到小球的當前位置上：
vx += ax; ball.x += vx;
在開始寫代碼前，先模擬一下整個過程，假設ball.x = 0，初速度vx = 0，目標點的位置targetX = 100，彈性比例系數spring = 0.1。下面是執行過程：
(1) 第一輪，加速度ax = (100 - 0) * 0.1 = 10，把ax加載vx上得速度vx = 10，把vx加在小球的當前位置上得到ball.x = 10；
(2) 第二輪，加速度ax = (100 - ball.x) * 0.1 = 9，由此得到vx = 10 + 9 = 19，ball.x = 10 + 19 = 29；
(3) 第三輪，ax = 7.1， vx = 26.1，ball.x = 55.1；
(4) 第四輪， ax = 4.49，vx = 30.59，ball.x = 85.69;
(5) 第五輪， ax = 1.431，vx = 44.9，ball.x = 130.69:
(6) 第六輪，ax = -3.069，vx = 41.831，ball.x = 88.859；
... ...
隨著小球一幀一幀地靠近目標，加速度變得越來越小，但是速度一直在增加；
五輪過后，小球越過了目標點后，加速度變成反向加速度，并且逐漸增加，導致速度逐漸減小，最終速度為0后，反向加速度達到極大值。此時速度將變成反向速度。
HTML代碼如下：
<canvas id="canvas" width="600" height="100"></canvas>
JavaScript代碼如下：
// requestAnimationFrame的兼容性寫法
window.requestAnimFrame = (function(){
return window.requestAnimationFrame ||
window.webkitRequestAnimationFrame ||
window.mozRequestAnimationFrame ||
window.oRequestAnimationFrame ||
window.msRequestAnimationFrame ||
function( callback ){
window.setTimeout(callback, 1000 / 60);
};
})();
// cancelAnimationFrame的兼容性寫法
window.cancelAnimationFrame = (function () {
return window.cancelAnimationFrame ||
window.webkitCancelAnimationFrame ||
window.mozCancelAnimationFrame ||
window.oCancelAnimationFrame ||
function (timer) {
window.clearTimeout(timer);
};
})();
// 創建畫球函數
function Ball() {
this.x = 0;
this.y = 0;
this.radius = 10;
this.fillStyle = "#f85455";
this.draw = function(cxt) {
cxt.fillStyle = this.fillStyle;
cxt.beginPath();
cxt.arc(this.x, this.y, this.radius, 0, 2 * Math.PI, true);
cxt.closePath();
cxt.fill();
}
}
var canvas = document.getElementById("canvas"),
context = canvas.getContext("2d"),
ball = new Ball(),
spring = 0.1,
targetX = canvas.width / 2,
vx = 0;
ball.x = 20;
ball.y = 20;
// 緩動動畫函數
var animRequest = null;
(function drawFrame() {
animRequest = window.requestAnimationFrame(drawFrame, canvas);
context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
// 小球當前位置與目標點的距離
var dx = targetX - ball.x;
// 小球的加速度
var ax = dx * spring;
// 小球的速度
vx += ax;
// 計算出小球當前的位置
ball.x += vx;
ball.draw(context);
})();
實現的效果如下：
See the Pen <a _>EVNWqL</a> by dengzhirong (<a _>@dengzhirong</a>) on <a _>CodePen</a>.
但是！但是，問題是小球永遠都不會停下來，因為小球的擺動幅度不變。而我們希望實現的例子中，小球的彈動會越來越慢，直到停止下來。在實際生活中，小球的彈動勢能大多是由于摩擦力的存在而轉化成內能，最后使小球停下。所以，在這里，我們也模擬摩擦力，創建摩擦力系數friction，取值范圍為0~1。
var friction = 0.95;
然后把vx * friction，得到當前的速度vx。
vx * = friction;
最終效果如下：
See the Pen <a _>GpNmRR</a> by dengzhirong (<a _>@dengzhirong</a>) on <a _>CodePen</a>.
【備注：請按F5刷新，或者點擊“Result”面板上懸浮的"Return"按鈕后查看效果】
二. 二維坐標上的彈動
上面一個例子是讓小球在x軸上運動。如果我們想讓小球同時在x軸和y軸上運動，就需要引入二維坐標上的彈動。事實上很簡單，只需要把目標點、速度和加速度擴展到二維坐標系上即可。
代碼與上面例子雷同不再重復，直接上效果：
See the Pen <a _>ojYWgm</a> by dengzhirong (<a _>@dengzhirong</a>) on <a _>CodePen</a>.
【備注：請按F5刷新，或者點擊“Result”面板上懸浮的"Return"按鈕后查看效果】
與前一個例子唯一不同的是增加了一條y軸。但是現在小球看起來仍然像是一維運動，雖然小球同時在x軸和y軸上運動，但它仍然是一條直線。原因是它的初速度為0，也僅受一個把它拉向目標點的外力，所以它沿著直線運動。為了動畫更豐富一點，可以嘗試修改vx、vy或者不同x、y軸的friction值。自己嘗試一下吧。
三. 目標點移動的彈動
目標點移動，我們很容易就想到把鼠標當成目標點。在上一篇介紹緩動動畫時，有一個小球跟隨鼠標的緩動動畫。讓小球跟隨鼠標彈動同樣很簡單，只要把targetX和targetY替換為當前坐標即可。效果很炫酷，但是代碼基本沒變。只要在前面的例子中改動如下兩行：
var dx = targetX - ball.x; var dy = targetY - ball.y;
修改為：
var dx = mouse.x - ball.x; var dy = mouse.y - ball.y;
當然，我們還需要寫一個獲得當前鼠標位置的函數，可以參考我寫的博文《JavaScript動畫詳解(一) —— 循環與事件監聽》
完整代碼如下：
HTML代碼：
<canvas id="canvas" width="400" height="400"></canvas>
JavaScript代碼：
// requestAnimationFrame的兼容性寫法
window.requestAnimFrame = (function(){
return window.requestAnimationFrame ||
window.webkitRequestAnimationFrame ||
window.mozRequestAnimationFrame ||
window.oRequestAnimationFrame ||
window.msRequestAnimationFrame ||
function( callback ){
window.setTimeout(callback, 1000 / 60);
};
})();
// cancelAnimationFrame的兼容性寫法
window.cancelAnimationFrame = (function () {
return window.cancelAnimationFrame ||
window.webkitCancelAnimationFrame ||
window.mozCancelAnimationFrame ||
window.oCancelAnimationFrame ||
function (timer) {
window.clearTimeout(timer);
};
})();
// 獲得當前鼠標位置
function getMouse(ev) {
var mouse = {
x: 0,
y: 0
};
var event = ev || window.event;
if(event.pageX || event.pageY) {
x = event.x;
y = event.y;
}else {
var scrollLeft = document.documentElement.scrollLeft || document.body.scrollLeft;
var scrollTop = document.documentElement.scrollTop || document.body.scrollTop;
x = event.clientX + scrollLeft;
y = event.clientY + scrollTop;
}
mouse.x = x;
mouse.y = y;
return mouse;
}
// 創建畫球函數
function Ball() {
this.x = 0;
this.y = 0;
this.radius = 10;
this.fillStyle = "#f85455";
this.draw = function(cxt) {
cxt.fillStyle = this.fillStyle;
cxt.beginPath();
cxt.arc(this.x, this.y, this.radius, 0, 2 * Math.PI, true);
cxt.closePath();
cxt.fill();
}
}
var canvas = document.getElementById("canvas"),
context = canvas.getContext("2d"),
ball = new Ball(),
spring = 0.05,
vx = 0,
vy = 0,
targetX = 0,
targetY = 0,
friction = 0.95;
ball.x = 20;
ball.y = 20;
var mouse = {x: 0, y: 0};
canvas.addEventListener("mousemove", function(ev) {
mouse = getMouse(ev);
targetX = mouse.x;
targetY = mouse.y;
console.log(targetX + " , " + targetY);
}, false);
// 緩動動畫函數
var animRequest = null;
(function drawFrame() {
animRequest = window.requestAnimationFrame(drawFrame, canvas);
context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
// 小球當前位置與目標點的距離
var dx = targetX - ball.x;
var dy = targetY - ball.y;
// 小球的加速度
var ax = dx * spring;
var ay = dy * spring;
// 小球的速度
vx += ax;
vy += ay;
vx *= friction;
vy *= friction;
// 計算出小球當前的位置
ball.x += vx;
ball.y += vy;
ball.draw(context);
})();
效果如下：
See the Pen <a _>LpbyGq</a> by dengzhirong (<a _>@dengzhirong</a>) on <a _>CodePen</a>.
【備注：把鼠標移上去試試~】
好吧，上面這個例子不夠帶勁兒，希望使小球看起來像是栓在橡皮筋上，此時只要在上面的基礎上再小球圓心與當前鼠標位置畫線即可。
context.beginPath(); context.strokeStyle = "#71A4AD"; context.moveTo(ball.x, ball.y); context.lineTo(mouse.x, mouse.y); context.stroke();
效果如下：
See the Pen <a _>NGbjRd</a> by dengzhirong (<a _>@dengzhirong</a>) on <a _>CodePen</a>.
四. 總結
彈動和緩動非常類似，都是使用循環函數逐幀繪制從當前位置到目標位置的運動效果。不同的是緩動是指速度與距離成比例，而彈動是加速度與距離成比例關系。但是要模擬出更加真實的彈動，可能需要加入類似摩擦力系數的因子，把速度逐漸降下，直到停止運動。
相關文章：