canvas實現 漂亮的下雨效果

FEWY發表於2018-05-21

說明

這篇文章說如何用canvas畫出漂亮的下雨效果,先看看最後實現的效果吧。
效果圖

canvas實現 漂亮的下雨效果

解釋

看圖來分析下,我們需要實現哪些效果。
1、雨滴下落效果,移動滑鼠控制下落方向
2、雨滴下落散成小水珠,小水珠的移動方向和滑鼠移動方向相同
3、雨滴下落到滑鼠座標一定範圍內,散成小水珠,同樣的,小水珠的移動方向也和滑鼠移動方向相同

好的,我們把整個效果大致拆分成三個效果,實現這三個效果,就完成了。 我們一步一步來實現。

1、雨滴下落效果,移動滑鼠控制下落方向

實現整個效果的思路就是,
初始時
用一個陣列儲存雨滴物件。
一個雨滴物件裡面有各個屬性用來表示,雨滴的x座標,y座標,長度,下落速度,顏色,判斷是否刪除的標誌位
更新動畫時
往陣列中新增一定數量的雨滴物件,然後遍歷陣列,修改每個雨滴物件的x座標和y座標,用canvas根據雨滴物件的座標,畫出兩個點,連起來就是一個雨滴了。

所以實現效果的重點就在座標上
初始化一個雨滴的時候
雨滴x座標:一個隨機數
雨滴y座標:-100,這樣是為了讓雨滴從可視區域外進來
更新動畫時
雨滴x座標:原x座標的值 + speed * speedx
speed 是一個固定的值,表示雨滴下落速度,
speedx 是一個和滑鼠移動方向有關係的變數,
speedx = speedx + (maxspeedx - speedx) / 50

而maxspeedx 是根據滑鼠移動方向得到的一個值
maxspeedx = (e.clientX - canvasEl.clientWidth / 2) / (canvasEl.clientWidth / 2)
e.clientX:滑鼠距離可視區域左邊的值
canvasEl.clientWidth:整個可視區域的寬度
也就是說 speedx 是一個逐漸接近maxspeedx 的值
maxspeedx 的取值範圍是 -1 到 1,他的值越接近 -1,說明方向越向左,值越接近1,說明方向越向右。
為什麼不直接用maxspeedx ?
這是為了讓雨滴變化方向的速度不要那麼快,不要跟隨滑鼠變化方向立即改變,要有點點的延遲,看上去更好些。
如果用maxspeedx ,是這樣的效果

canvas實現 漂亮的下雨效果

如果用speedx ,是這樣的效果

canvas實現 漂亮的下雨效果

雨滴y座標:原y座標的值 + speed
speed 和上面x座標中提到的一樣,是一個固定值,表示雨滴下落速度,

好的,最後就是用canvas根據雨滴物件的座標,畫兩個點了,然後連起來,雨滴就畫出來了
第一個點座標比較簡單,直接獲取雨滴物件的x座標和y座標,就是這個點的座標
第二個點的座標:
x座標 = 雨滴x座標的值 + 雨滴長度 * speedx
y座標 = 雨滴y座標的值 + 雨滴長度
最後把這兩個點連起來,就有一條線了,就是一個雨滴了

當設定x座標時,又用上了變數 speedx,這是為了讓 雨滴方向 和 雨滴下落方向相同,
當不用 speedx時,是這樣

canvas實現 漂亮的下雨效果

當用上speedx時,是這樣

canvas實現 漂亮的下雨效果

2、雨滴下落散成小水珠,小水珠的移動方向和滑鼠移動方向相同

這裡的思路其實,和上面的效果有些相似
初始時
用一個陣列儲存小水珠物件。
一個小水珠,其實就是畫一個圓弧。
一個小水珠物件裡面有各個屬性用來表示,小水珠的座標,x軸移動速度,y軸移動速度,圓的半徑,判斷是否刪除的標誌位。
更新動畫時
往陣列中新增一定數量的小水珠物件,然後遍歷陣列,修改每個小水珠物件的x座標和y座標,用canvas根據小水珠物件的座標屬性 和 半徑屬性,畫一個圓弧。

所以實現效果的重點還在座標上
初始化一個小水珠的時候
小水珠是雨滴消失的時候出現的,所以小水珠的座標也是根據雨滴的座標來的,刪除一個雨滴,就出現一些小水珠,而且小水珠的移動方向也是和雨滴下落方向,滑鼠移動方向一樣,所以還是會需要上面提到的變數 speedx,
小水珠x座標: 刪除的雨滴x座標 + 刪除的雨滴長度 * speedx
小水珠y座標:刪除的雨滴y座標 + 刪除的雨滴長度
更新動畫時
這裡要用到小水珠物件的兩個屬性 vx(x軸的值 的變化速度) 和vy(y軸的值 的變化速度),
小水珠的x座標
vx = vx + speedx / 2
小水珠的x座標 =原x座標 + vx

speedx:上面提到的和滑鼠移動方向相關的一個變數,這裡的作用就是用來控制小水珠的移動方向和其他方向相同
speedx / 2,除2是為了使 讓小水珠 在x軸的移動距離短一點,看上去更真實點

小水珠的y座標
vy = vy + gravity
小水珠的y座標 = 原y座標 + vy;
vy:一個負數
gravity:重力,一個正數,完整程式碼裡設定的是0.5
因為 原y座標 是一個正數,這樣小水珠y座標的值,就會先減小後增大,這是為了實現小水珠會先上升後下降的效果,看圖

canvas實現 漂亮的下雨效果

最後就是用canvas根據小水珠的座標屬性和半徑屬性畫圓弧就可以了,弧度是隨機的

3、雨滴下落到滑鼠座標一定範圍內,散成小水珠,同樣的,小水珠的移動方向也和滑鼠移動方向相同

canvas實現 漂亮的下雨效果

確定圖中圓的大小容易,假設圓的半徑是35,我們能獲取到滑鼠的座標,以滑鼠的座標為圓心,35為半徑,就確定了圓的大小。
重點在於如何判斷,雨滴是不是進入了這個範圍,這就要用勾股定理了,看圖。
canvas實現 漂亮的下雨效果

因為雨滴是兩個點連起來的一條線,要看雨滴是不是進入了這個範圍內, 就是看雨滴靠下邊的點的座標,到滑鼠的直線距離是多少,就是圖中AB線段的長度。

勾股定理:直角三角形的兩條直角邊的平方和等於斜邊的平方。

AB = Math.sqrt(BC*BC + AC * AC)

BC = 雨滴x座標 - 滑鼠x座標
AC = 雨滴y座標 - 滑鼠y座標
Math.sqrt()方法用來計算一個數的平方根

我們知道雨滴到滑鼠的直線距離後,和圓的半徑比較下,大於半徑就不在範圍內,否則就是在了。
如果在範圍內,就刪除雨滴,畫一些小水珠。

總結

要實現這個效果,麻煩的地方在於方向,雨滴方向,雨滴下落方向,小水珠移動方向,而這些都和滑鼠移動方向相關,確定各種方向後,根據距離,用canvas不斷的畫線,畫圓弧就行了。

完整程式碼

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <style>
    * {
      margin: 0;
      padding: 0;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <canvas id="canvas" style="position: absolute; height: 100%; width:100%;"></canvas>
  <script>
    window.onload = main;
    function main() {
      // 獲取canvas元素
      var canvasEl = document.getElementById('canvas');
      var ctx = canvasEl.getContext('2d');
      // canvas畫布的 背景顏色
      var backgroundColor = '#000';

      // canvas畫布的寬 等於 可視區域的寬
      canvasEl.width = canvasEl.clientWidth;
      // canvas畫布的高 等於 可視區域的高
      canvasEl.height = canvasEl.clientHeight;

      // 儲存小水珠的陣列
      // 雨滴下落後散成小水珠,小水珠就是一些圓弧
      var dropList = [];

      // 重力
      // 雨滴下落後散成小水珠,小水珠會先上升後下降,主要是因為 gravity 這個變數的緣故
      var gravity = 0.5;

      // 儲存雨滴的陣列
      // 每個雨滴 都是 畫的一條線 
      var linelist = [];

      // 儲存滑鼠的座標 
      // mousePos[0] 代表x軸的值,mousePos[1] 代表y軸的值 
      var mousePos = [0, 0];

      // 跟隨滑鼠, mouseDis 大小區域內的雨滴會消失,形成散落效果
      // 以mousePos為圓心,mouseDis為半徑,這個範圍內的雨滴 都會散開,形成許多小水珠
      var mouseDis = 35;

      // 更新一次動畫,畫lineNum 條雨滴,lineNum 值越大,下雨就越密集
      var lineNum = 3;

      // 跟隨滑鼠方向 變化下雨方向的 速度
      // 滑鼠移動後,下雨的方向 會慢慢改變,主要靠speedx 這個變數
      var speedx = 0;

      // maxspeedx 為 speedx 可以取的最大值
      // 當 speedx = maxspeedx時,下雨方向 會 隨滑鼠移動方向立即改變
      var maxspeedx = 0;

      // 頁面大小發生變化時,重置canvas畫布大小
      window.onresize = function () {
        canvasEl.width = canvasEl.clientWidth;
        canvasEl.height = canvasEl.clientHeight;
      }

      //移動滑鼠觸發事件
      window.onmousemove = function (e) {
        //  設定mousePos 等於 滑鼠座標
        //  e.clientX 為距離 瀏覽器視窗可視區域 左邊的距離
        //  e.clientY 為距離 瀏覽器視窗可視區域 上邊的距離
        mousePos[0] = e.clientX;
        mousePos[1] = e.clientY;

        // 通過滑鼠位置,設定 maxspeedx的值,取值範圍是 -1 到 1
        // maxspeedx的值,關係到 
        // 1、雨滴的方向
        // 2、雨滴下落的方向
        // 3、雨滴下落方向 跟隨 滑鼠移動方向變化的速度
        // 4、小水珠的移動方向
        // 值越接近1,表示方向越向右
        // 值越接近-1,表示方向越向左
        maxspeedx = (e.clientX - canvasEl.clientWidth / 2) / (canvasEl.clientWidth / 2);
      }

      // 根據引數,返回一個rgb顏色,用於給雨滴設定顏色
      function getRgb(r, g, b) {
        return "rgb(" + r + "," + g + "," + b + ")";
      }

      // 畫 一滴雨(一條線)
      function createLine(e) {
        // 隨機生成 雨滴的長度
        var temp = 0.25 * (50 + Math.random() * 100);
        // 一個 line 物件,代表一個雨滴
        var line = {
          // 雨滴下落速度  
          speed: 5.5 * (Math.random() * 6 + 3),
          // 判斷是否刪除,值為true就刪除
          die: false,
          // 雨滴x座標 
          posx: e,
          // 雨滴y座標 
          posy: -50,
          // 雨滴的長度
          h: temp,
          // 雨滴的顏色
          color: getRgb(Math.floor(temp * 255 / 75), Math.floor(temp * 255 / 75), Math.floor(temp * 255 / 75))
        };
        // 把建立好的line(雨滴)物件,新增到儲存雨滴的陣列
        linelist.push(line);
      }

      // 畫一個小水珠(雨滴散開後的小水珠就是一個個的圓弧)
      function createDrop(x, y) {
        // 一個 drop 物件,代表一個圓弧
        var drop = {
          // 判斷是否刪除,值為true就刪除
          die: false,
          // 圓弧圓心的x座標 
          posx: x,
          // 圓弧圓心的y座標 
          posy: y,
          // vx 表示 x軸的值 變化的速度
          vx: (Math.random() - 0.5) * 8,
          // vy 表示 y軸的值 變化的速度 取值範圍:-3 到 -9
          vy: Math.random() * (-6) - 3,
          // 圓弧的半徑
          radius: Math.random() * 1.5 + 1
        };
        return drop;
      }

      // 畫一定數量的小水珠
      function madedrops(x, y) {
        // 隨機生成一個數 maxi
        // maxi 代表要畫小水珠的數量
        var maxi = Math.floor(Math.random() * 5 + 5);
        for (var i = 0; i < maxi; i++) {
          dropList.push(createDrop(x, y));
        }
      }

      // 開始呼叫update函式,更新動畫
      window.requestAnimationFrame(update);
      // 更新動畫
      function update() {
        // 如果儲存小水珠的陣列有內容
        if (dropList.length > 0) {
          // 遍歷儲存小水珠的陣列
          dropList.forEach(function (e) {
            //設定e.vx,vx表示x座標變化的速度
            // (speedx)/2 是為了,讓小水珠 在x軸的移動距離短一點,看上去更真實點
            // 也使 小水珠的移動方向 和 雨滴方向,雨滴下落方向,滑鼠移動方向相同
            e.vx = e.vx + (speedx / 2);
            e.posx = e.posx + e.vx;
			
			//設定e.vy,vy表示y座標變化的速度
            // e.vy的範圍是-3 到 -9,而這時e.posy(y座標)一定是正值,所以 e.posy的值會先減小後增大
            // 也就是實現 雨滴散成小水珠,小水珠會先上升後下降的效果
            e.vy = e.vy + gravity;
            e.posy = e.posy + e.vy;

            // 如果 小水珠y座標 大於 可視區域的高度,設定die屬性為true
            // 小水珠如果超出可視區域就刪除掉
            if (e.posy > canvasEl.clientHeight) {
              e.die = true;
            }
          });
        }

        // 刪除 die屬性為ture 的陣列成員
        // 可視區域外的小水珠刪除掉
        for (var i = dropList.length - 1; i >= 0; i--) {
          if (dropList[i].die) {
            dropList.splice(i, 1);
          }
        }

        // 設定下雨方向變換的速度,取值範圍: -1 到 1
        // 當 speedx = maxspeedx時,下雨方向 會 隨滑鼠移動方向立即改變
        speedx = speedx + (maxspeedx - speedx) / 50;

        // 根據lineNum的值,畫一定數量雨滴
        for (var i = 0; i < lineNum; i++) {
		  // 呼叫createLine 函式,引數是雨滴x座標
          createLine(Math.random() * 2 * canvasEl.width - (0.5 * canvasEl.width));
        }

        // 設定結束線,也就是雨滴散開 形成許多小水珠的位置
        var endLine = canvasEl.clientHeight - Math.random() * canvasEl.clientHeight / 5;

        // 遍歷儲存雨滴的陣列
        linelist.forEach(function (e) {

          // 利用勾股定理 確定一個範圍,在這個範圍內雨滴會散開形成小水珠
          // e.posx + speedx * e.h 是雨滴x座標
          // e.posy + e.h 是雨滴y座標
          var dis = Math.sqrt(((e.posx + speedx * e.h) - mousePos[0]) * ((e.posx + speedx * e.h) - mousePos[0]) + (e.posy + e.h - mousePos[1]) * (e.posy + e.h - mousePos[1]));

          // 如果在mouseDis區域內,就刪除雨滴,畫一些小水珠(圓弧)
          // 實現滑鼠碰到雨滴,雨滴散成小水珠的效果
          if (dis < mouseDis) {
            // 刪除 雨滴
            e.die = true;
            // 畫一些小水珠(圓弧)
            madedrops(e.posx + speedx * e.h, e.posy + e.h);
          }

          // 如果雨滴超過 結束線,刪除雨滴,畫一些小水珠(圓弧)
          if ((e.posy + e.h) > endLine) {
            e.die = true;
            madedrops(e.posx + speedx * e.h, e.posy + e.h);
          }

          // 如果 雨滴 y座標 大於 可視區域的高度,設定die屬性為true
          // 如果 雨滴 超出可視區域就刪除掉
          if (e.posy >= canvasEl.clientHeight) {
            e.die = true;
          } else {
            // 逐漸增加 雨滴 y座標的值
            e.posy = e.posy + e.speed;

            // 變化雨滴 x座標
            // * speedx 用來控制雨滴 下落 方向
            // 使 雨滴下落方向 和 滑鼠移動方向相同
            e.posx = e.posx + e.speed * speedx;
          }
        });

        // 刪除 die屬性為ture 的陣列成員
        // 滑鼠區域內的,超過結束線的,可視區域外的雨滴刪除掉
        for (var i = linelist.length - 1; i >= 0; i--) {
          if (linelist[i].die) {
            linelist.splice(i, 1);
          }
        }

        // 渲染
        render();
        // 遞迴呼叫 update,實現動畫效果
        window.requestAnimationFrame(update);
      }

      // 渲染
      function render() {
        // 畫一個和可視區域一樣大的矩形
        ctx.fillStyle = backgroundColor;
        ctx.fillRect(0, 0, canvasEl.width, canvasEl.height);

        // 畫雨滴效果
        ctx.lineWidth = 5;
        linelist.forEach(function (line) {
          ctx.strokeStyle = line.color;
          ctx.beginPath();
          ctx.moveTo(line.posx, line.posy);

          // * speedx 用來控制雨滴方向
          // 使 雨滴方向 和 滑鼠移動方向相同
          ctx.lineTo(line.posx + line.h * speedx, line.posy + line.h);
          ctx.stroke();
        });

        // 畫雨滴散開形成小水珠效果
        ctx.lineWidth = 1;
        ctx.strokeStyle = "#fff";
        dropList.forEach(function (e) {
          ctx.beginPath();
          ctx.arc(e.posx, e.posy, e.radius, Math.random() * Math.PI * 2, 1 * Math.PI);
          ctx.stroke();
        });

        // 解開註釋,可看見滑鼠範圍
        /*
          ctx.beginPath();
          ctx.arc(mousePos[0], mousePos[1], mouseDis, 0, 2 * Math.PI);
          ctx.stroke();
        */
      }
    }
  </script>
</body>

</html>
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最後說一句
這個特效的作者是 sxq111本尊 大神,我只是站在巨人的肩膀上,喜歡的小夥伴們可以去github上給個小star哦。

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