Простые анимации

Поскольку для управления элементами <canvas> используется JavaScript, не составляет труда сделать (интерактивные) анимации. В этой главе мы рассмотрим, как делаются некоторые базовые анимации.

Вероятно, самым большим ограничением является то, что когда фигура нарисована, её уже нельзя двигать. Чтобы изобразить движение нам нужно перерисовать фигуру и всё, что было нарисовано до неё. Перерисовка сложных кадров занимает много времени, и производительность сильно зависит от скорости компьютера, на котором она выполняется.

Основные шаги анимации

Ниже перечислены необходимые шаги для того, чтобы нарисовать кадр:

  1. Очистить canvas Если фигура, которую вы собираетесь нарисовать, не занимает всю площадь canvas (как фон, например), то всё что было нарисовано ранее необходимо стереть. Проще всего это сделать при помощи метода clearRect().
  2. Сохранить изначальное состояние canvas Если вы изменяете любые настройки (такие как стили, трансформации и т.п.), которые затрагивают состояние canvas и вы хотите убедиться, что оригинальное состояние используется каждый раз, когда был отрисован кадр, то вам следует сохранить это оригинальное состояние.
  3. Нарисовать анимированные фигуры Шаг на котором вы собственно отрисовываете кадр.
  4. Восстановить состояние canvas Если вы сохраняли состояние, восстановите его, прежде чем отрисовывать новый кадр.

Управление анимацией

Фигуры отрисовываются на canvas либо напрямую — при помощи методов canvas, либо с помощью сторонних функций. В нормальной ситуации результат станет виден на canvas после окончания выполнения скрипта. К примеру, цикл for использовать для анимации нельзя.

Это значит, нужен способ выполнения функций отрисовки через интервалы времени. Есть два способа для управления такой анимацией.

Запланированные обновления

Первый — это функции window.setInterval(), window.setTimeout(), и window.requestAnimationFrame(), которые могут быть использованы для вызова некоторой функции, через заданный промежуток времени.

setInterval(function, delay)

Начинает периодически исполнять функцию function каждые delay миллисекунд.

setTimeout(function, delay)

Запускает выполнение указанной функции function через delay миллисекунд.

requestAnimationFrame(callback)

Сообщает браузеру, что вы хотите выполнить анимацию, и запрашивает, чтобы браузер вызвал указанную функцию callback для обновления анимации перед следующей перерисовкой.

Если вы не планируете никакого взаимодействия с пользователем, вы можете использовать функцию setInterval() , которая многократно выполняет, предоставленный ей код. Если же вы планируете создать игру, в которой контроль анимации осуществляется мышью или клавиатурой, то необходимо использовать setTimeout(). Установив EventListener, вы можете перехватываете любые действия пользователя и запустить соответствующие функции анимации.

Примечание: В примерах ниже мы будем использовать функцию window.requestAnimationFrame() для контроля анимации. Функция requestAnimationFrame является более эффективной для создания анимации, так как новая итерация вызывается, когда система готова к отрисовке нового кадра. Количество вызовов в секунду примерно равно 60 и уменьшается, когда вкладка неактивна. Для более подробного изучения цикла анимации, особенно для игр, прочитайте статью Анатомия видеоигр В Зоне разработке игр.

Анимированная солнечная система

В этом примере анимируется небольшая модель солнечной системы.

js
var sun = new Image();
var moon = new Image();
var earth = new Image();
function init() {
  sun.src = "canvas_sun.png";
  moon.src = "canvas_moon.png";
  earth.src = "canvas_earth.png";
  window.requestAnimationFrame(draw);
}

function draw() {
  var ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");

  ctx.globalCompositeOperation = "destination-over";
  ctx.clearRect(0, 0, 300, 300); // clear canvas

  ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,0.4)";
  ctx.strokeStyle = "rgba(0,153,255,0.4)";
  ctx.save();
  ctx.translate(150, 150);

  // Earth
  var time = new Date();
  ctx.rotate(
    ((2 * Math.PI) / 60) * time.getSeconds() +
      ((2 * Math.PI) / 60000) * time.getMilliseconds(),
  );
  ctx.translate(105, 0);
  ctx.fillRect(0, -12, 50, 24); // Shadow
  ctx.drawImage(earth, -12, -12);

  // Moon
  ctx.save();
  ctx.rotate(
    ((2 * Math.PI) / 6) * time.getSeconds() +
      ((2 * Math.PI) / 6000) * time.getMilliseconds(),
  );
  ctx.translate(0, 28.5);
  ctx.drawImage(moon, -3.5, -3.5);
  ctx.restore();

  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.arc(150, 150, 105, 0, Math.PI * 2, false); // Earth orbit
  ctx.stroke();

  ctx.drawImage(sun, 0, 0, 300, 300);

  window.requestAnimationFrame(draw);
}

init();

Анимированные часы

В этом примере создаются анимированные часы, показывающие правильное время.

js
function clock() {
  var now = new Date();
  var ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");
  ctx.save();
  ctx.clearRect(0, 0, 150, 150);
  ctx.translate(75, 75);
  ctx.scale(0.4, 0.4);
  ctx.rotate(-Math.PI / 2);
  ctx.strokeStyle = "black";
  ctx.fillStyle = "white";
  ctx.lineWidth = 8;
  ctx.lineCap = "round";

  // Hour marks
  ctx.save();
  for (var i = 0; i < 12; i++) {
    ctx.beginPath();
    ctx.rotate(Math.PI / 6);
    ctx.moveTo(100, 0);
    ctx.lineTo(120, 0);
    ctx.stroke();
  }
  ctx.restore();

  // Minute marks
  ctx.save();
  ctx.lineWidth = 5;
  for (i = 0; i < 60; i++) {
    if (i % 5 != 0) {
      ctx.beginPath();
      ctx.moveTo(117, 0);
      ctx.lineTo(120, 0);
      ctx.stroke();
    }
    ctx.rotate(Math.PI / 30);
  }
  ctx.restore();

  var sec = now.getSeconds();
  var min = now.getMinutes();
  var hr = now.getHours();
  hr = hr >= 12 ? hr - 12 : hr;

  ctx.fillStyle = "black";

  // write Hours
  ctx.save();
  ctx.rotate(
    hr * (Math.PI / 6) + (Math.PI / 360) * min + (Math.PI / 21600) * sec,
  );
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-20, 0);
  ctx.lineTo(80, 0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // write Minutes
  ctx.save();
  ctx.rotate((Math.PI / 30) * min + (Math.PI / 1800) * sec);
  ctx.lineWidth = 10;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-28, 0);
  ctx.lineTo(112, 0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // Write seconds
  ctx.save();
  ctx.rotate((sec * Math.PI) / 30);
  ctx.strokeStyle = "#D40000";
  ctx.fillStyle = "#D40000";
  ctx.lineWidth = 6;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-30, 0);
  ctx.lineTo(83, 0);
  ctx.stroke();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(0, 0, 10, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.fill();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(95, 0, 10, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.stroke();
  ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,0)";
  ctx.arc(0, 0, 3, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.fill();
  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.strokeStyle = "#325FA2";
  ctx.arc(0, 0, 142, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.stroke();

  ctx.restore();

  window.requestAnimationFrame(clock);
}

window.requestAnimationFrame(clock);

Зацикленная панорама

В этом примере панорама прокручивается слева направо. Мы используем фото национального парка Йосемити взятое из Википедии, но вы можете использовать любое изображение, большее элемента canvas.

js
var img = new Image();

// User Variables - customize these to change the image being scrolled, its
// direction, and the speed.

img.src = "capitan_meadows,_yosemite_national_park.jpg";
var CanvasXSize = 800;
var CanvasYSize = 200;
var speed = 30; //lower is faster
var scale = 1.05;
var y = -4.5; //vertical offset

// Main program

var dx = 0.75;
var imgW;
var imgH;
var x = 0;
var clearX;
var clearY;
var ctx;

img.onload = function () {
  imgW = img.width * scale;
  imgH = img.height * scale;
  if (imgW > CanvasXSize) {
    x = CanvasXSize - imgW;
  } // image larger than canvas
  if (imgW > CanvasXSize) {
    clearX = imgW;
  } // image larger than canvas
  else {
    clearX = CanvasXSize;
  }
  if (imgH > CanvasYSize) {
    clearY = imgH;
  } // image larger than canvas
  else {
    clearY = CanvasYSize;
  }
  //Get Canvas Element
  ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");
  //Set Refresh Rate
  return setInterval(draw, speed);
};

function draw() {
  //Clear Canvas
  ctx.clearRect(0, 0, clearX, clearY);
  //If image is <= Canvas Size
  if (imgW <= CanvasXSize) {
    //reset, start from beginning
    if (x > CanvasXSize) {
      x = 0;
    }
    //draw aditional image
    if (x > CanvasXSize - imgW) {
      ctx.drawImage(img, x - CanvasXSize + 1, y, imgW, imgH);
    }
  }
  //If image is > Canvas Size
  else {
    //reset, start from beginning
    if (x > CanvasXSize) {
      x = CanvasXSize - imgW;
    }
    //draw aditional image
    if (x > CanvasXSize - imgW) {
      ctx.drawImage(img, x - imgW + 1, y, imgW, imgH);
    }
  }
  //draw image
  ctx.drawImage(img, x, y, imgW, imgH);
  //amount to move
  x += dx;
}

Заметьте, что ширина и высота должны совпадать со значениями CanvasXZSize и CanvasYSize.

html
<canvas id="canvas" width="800" height="200"></canvas>

Другие примеры

Advanced animations

Мы рассмотрим некоторые продвинутые методы анимации и физику в следующей главе.