canvas繪製經典星空連線效果

白偉業發表於2018-03-13
Canvas

關於這個效果我第一次見是在 https://www.mengxiaozhu.cn/ 後來知乎登入頁也開始用了 https://www.zhihu.com/ 網路上還有很多地方都在用，效果還是不錯的。 我見了之後覺得挺有意思的就研究了一下原理 下面開始coding： 先寫個canvas標籤

<canvas height="620" width="1360" id="canvas"></canvas>
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加上一些預設的樣式:

*{
    margin:0;
    padding:0;
}
body{
    overflow: hidden;
}
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這裡的overflow:hidden是為了防止出現滾動條 下面開始寫JS: 首先我們要得到那個 canvas 並得到繪製上下文：

var canvasEl = document.getElementById('canvas');
var ctx = canvasEl.getContext('2d');
var mousePos = [0, 0];
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緊接著我們宣告兩個變數，分別用於儲存“星星”和邊：

var nodes = [];
var edges = [];
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然後我們定義一些其他的變數: var easingFactor = 5.0; //緩動因子 var backgroundColor = '#000'; //背景顏色 var nodeColor = '#fff'; //點顏色 var edgeColor = '#fff'; //邊顏色 var pageWidth = window.innerWidth, //視窗寬度 pageHeight = window.innerHeight; //視窗高度 設定畫布的大小鋪滿整個螢幕: window.onresize = function () { canvasEl.width = pageWidth; canvasEl.height = pageHeight;

    if (nodes.length == 0) {
        constructNodes();
    }

    render();
};

window.onresize(); 
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準備工作完成,我們要開始構建點了: function constructNodes() { for (var i = 0; i < 100; i++) { var node = { drivenByMouse: i == 0, x: Math.random() * canvasEl.width, y: Math.random() * canvasEl.height, vx: Math.random() * 1 - 0.5, vy: Math.random() * 1 - 0.5, radius: Math.random() > 0.9 ? 3 + Math.random() * 3 : 1 + Math.random() * 3 };

        nodes.push(node);
    }

    nodes.forEach(function (e) {
        nodes.forEach(function (e2) {
            if (e == e2) {
                return;
            }

            var edge = {
                from: e,
                to: e2
            }

            addEdge(edge);
        });
    });
}
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先建立100個點,每個點設定6個屬性,drivenByMouse屬性只有第一個點為true,其他的點為false,第一個點作為滑鼠跟隨點,不顯示出來,可以與其他點連線。x，y作為點的初始位置，取得是畫布內的隨機點，vx，vy表示點的初始速度，範圍為-0.5到0.5之間的隨機數，radius表示點的半徑，大部分的點為小的，少數的點為大的。

點都構建完畢了，就要構建點與點之間的連線了，我們用到雙重遍歷，把兩個點捆綁成一組，放到 edges 陣列中。注意這裡我用了另外一個函式來完成這件事，而沒有直接用 edges.push() ，為什麼？

假設我們之前連線了 A、B兩點，也就是外側迴圈是A，內側迴圈是B，那麼在下一次迴圈中，外側為B，內側為A，是不是也會建立一條邊呢？而實際上，這兩個邊除了方向不一樣以外是完全一樣的，這完全沒有必要而且佔用資源。因此我們在 addEdge 函式中進行一個判斷： function addEdge(edge) { var ignore = false;

    edges.forEach(function (e) {
        if (e.from == edge.from & e.to == edge.to) {
            ignore = true;
        }

        if (e.to == edge.from & e.from == edge.to) {
            ignore = true;
        }
    });

    if (!ignore) {
        edges.push(edge);
    }
}
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至此，我們的準備工作就完畢了，下面我們要讓點動起來：

function step() {
    nodes.forEach(function (e) {
        if (e.drivenByMouse) {
            return;
        }

        e.x += e.vx;
        e.y += e.vy;

        function clamp(min, max, value) {
            if (value > max) {
                return max;
            } else if (value < min) {
                return min;
            } else {
                return value;
            }
        }

        if (e.x <= 0 || e.x >= canvasEl.width) {
            e.vx *= -1;
            e.x = clamp(0, canvasEl.width, e.x)
        }

        if (e.y <= 0 || e.y >= canvasEl.height) {
            e.vy *= -1;
            e.y = clamp(0, canvasEl.height, e.y)
        }
    });

    adjustNodeDrivenByMouse();
    render();
    window.requestAnimationFrame(step);
}

function adjustNodeDrivenByMouse() {
    nodes[0].x += (mousePos[0] - nodes[0].x) / easingFactor;
    nodes[0].y += (mousePos[1] - nodes[0].y) / easingFactor;
}
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這段程式碼就是遍歷粒子，並且更新其狀態。根據一個簡單的物理公式 s = s + v,每次執行都會 更新到點的下一步的狀態。 adjustNodeDrivenByMouse函將第一個點作為滑鼠的跟隨點，easingFactor為緩動因子可以讓點的運動比滑鼠運動的稍慢一點。 然後我們要讓整個粒子系統連續地運轉起來就需要一個timer了，但是十分不提倡大家使用 setInterval，而是儘可能使用 requestAnimationFrame，它能保證你的幀率鎖定在當前瀏覽器的頻率下，一般為60HZ。

剩下的就是繪製了 function render() { ctx.fillStyle = backgroundColor; ctx.fillRect(0, 0, canvasEl.width, canvasEl.height);

    edges.forEach(function (e) {
        var l = lengthOfEdge(e);
        var threshold = canvasEl.width / 8;

        if (l > threshold) {
            return;
        }

        ctx.strokeStyle = edgeColor;
        ctx.lineWidth = (1.0 - l / threshold) * 2.5;
        ctx.globalAlpha = 1.0 - l / threshold;
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(e.from.x, e.from.y);
        ctx.lineTo(e.to.x, e.to.y);
        ctx.stroke();
    });
    ctx.globalAlpha = 1.0;

    nodes.forEach(function (e) {
        if (e.drivenByMouse) {
            return;
        }

        ctx.fillStyle = nodeColor;
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(e.x, e.y, e.radius, 0, 2 * Math.PI);
        ctx.fill();
    });
}
function lengthOfEdge(edge) {
    return Math.sqrt(Math.pow((edge.from.x - edge.to.x), 2) + Math.pow((edge.from.y - edge.to.y), 2));
}
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繪製的時候我們要判斷線的長度如果大於某一個值，則不繪製該線了，如果在範圍之內粗細，與顏色的透明度都與線的長度相關，點除了第一個滑鼠跟隨點，其他的畫入即可。 最後加入滑鼠移動事件，啟動定時器： window.onmousemove = function (e) { mousePos[0] = e.clientX; mousePos1 = e.clientY; }

window.requestAnimationFrame(step);
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大功告成！！

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