網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中粒子動(dòng)畫的 10 個(gè)漂亮例子

年前，粒子動(dòng)畫席卷了網(wǎng)絡(luò)，并成功地為自己開(kāi)辟了一個(gè)利基市場(chǎng)。當(dāng)前對(duì)具有高科技氛圍和幾何裝飾的設(shè)計(jì)的巨大癡迷使它們成為當(dāng)今更受歡迎的解決方案之一。

使用粒子動(dòng)畫給人留下深刻印象
隨著時(shí)間的推移，技術(shù)成熟了。從散落在畫布上的雜亂無(wú)章的小白點(diǎn)，它變成了一種潛力巨大的工具。這不是什么特別的東西，但它有一定的令人驚嘆的因素。此外，它完美地為高科技、幾何和商務(wù)美學(xué)做出了貢獻(xiàn)——自然而然地完成了它們。

前提是：粒子動(dòng)畫要給人留下深刻印象。而且，開(kāi)發(fā)人員始終堅(jiān)持這一假設(shè)，充分利用它。讓我們考慮一下這個(gè)解決方案的真正粉絲創(chuàng)建的一些驚人的代碼片段。

NO.1 Justin Windle 的 30,000 個(gè)粒子

這里的標(biāo)題不言自明。船上有 30,000 個(gè)粒子，您會(huì)期待一些宏偉的東西。賈斯汀溫德?tīng)柈?dāng)然達(dá)到了我們的期望。他的概念令人難以置信。用你的鼠標(biāo)到處玩。物理學(xué)只是例外。這個(gè)版本的粒子動(dòng)畫在開(kāi)發(fā)者中很受歡迎，盡管規(guī)模沒(méi)有那么大。

NO.2 Alex Safayan 在水中的魚

Alex Safayan 提出了幾乎相同的解決方案，但在這種情況下，粒子越來(lái)越大。鼠標(biāo)光標(biāo)也將這些點(diǎn)推開(kāi)，形成帶有微妙漣漪效果的痕跡。動(dòng)畫的行為讓人想起魚靠近水面時(shí)的運(yùn)動(dòng)。注意物理學(xué)：點(diǎn)之間的相互作用是經(jīng)過(guò)深思熟慮的。

NO.2 浮游生物——Marco Dell'Anna 的粒子生命

獲得 2017 年度最受關(guān)注項(xiàng)目獎(jiǎng)的 Plankton 無(wú)疑是值得關(guān)注的。該項(xiàng)目不僅著迷于想法，還著迷于實(shí)現(xiàn)。從像手套一樣適合這里的微妙色彩到看起來(lái)令人難以置信的自然的華麗行為，Marco Dell'Anna 對(duì)細(xì)節(jié)有著敏銳的洞察力。

NO.4 Marco Dell'Anna的星塵

我喜歡這里華麗的復(fù)古氛圍、霓虹燈和華麗的色彩。很難把你的眼睛從它身上移開(kāi)。Stardust 是設(shè)計(jì)和編碼的共生體，是一部鼓舞人心的杰作。

NO.5 Akimitsu Hamamuro 的重力點(diǎn)

Akimitsu Hamamuro 邀請(qǐng)您在他的游樂(lè)場(chǎng)添加所謂的“重力點(diǎn)”。它們侵入點(diǎn)的混亂運(yùn)動(dòng)，像磁鐵一樣拉動(dòng)它們。雖然它們不扮演軌道中心的角色；然而，它們形成了迫使粒子向其方向移動(dòng)的焦點(diǎn)。

NO.6 Nate Wiley 的 Particle Orb CSS

如今，球體是英雄區(qū)域非常流行的風(fēng)格選擇。Nate Willey 對(duì)這一趨勢(shì)的看法令人印象深刻。由于微小的顆粒，球體看起來(lái)很脆弱，同時(shí)由于經(jīng)過(guò)深思熟慮的行為而堅(jiān)固。他分解和重新形成球體的程序非常棒。

NO.7 Kevin Rajaram 的粒子波

Kevin Rajarm 汲取了粒子動(dòng)畫的美麗和優(yōu)雅，并用Three.js的強(qiáng)大來(lái)增強(qiáng)它，帶來(lái)了一個(gè)精致但真正復(fù)雜的概念。令人驚嘆的海浪景色讓人感覺(jué)未來(lái)主義、人工和迷人。

非正統(tǒng)用途

還有更令人印象深刻的使用粒子動(dòng)畫的方法。讓我們走出常規(guī)，開(kāi)箱即用地思考：這種方法很容易使標(biāo)識(shí)和字母等元素受益。

NO.8 Tamino Martinius 的交互式粒子標(biāo)志

Interactive Particle Logo 就是一個(gè)典型的例子。它看起來(lái)像是上面提到的 Justin Windle 片段的重新設(shè)想的解決方案。雖然沒(méi)有 30,000 個(gè)點(diǎn)，但它由數(shù)量驚人的粒子組成，巧妙地組成了“CODEPEN”這個(gè)詞。這是該概念找到實(shí)際用途的案例之一。

NO.9 Louis Hoebregts 的文本到粒子

Louis Hoebregts 在這支筆中提供了先前解決方案的彩色版本。這里的文本是由一千個(gè)彩色實(shí)心圓圈組成的，這些圓圈通過(guò)與上一個(gè)示例相同的交互性來(lái)豐富。

NO.10 粒子由 Marco Dell'Anna 書寫文本

雖然這不是一個(gè)戲劇性的入口，但它有一些令人著迷的東西。流暢的動(dòng)畫慢慢揭開(kāi)人物的面紗，點(diǎn)燃我們的興趣。這個(gè)概念有某種神秘的風(fēng)格，類似于“陌生人”的介紹。

NO.11 馬可·戴爾安娜 (Marco Dell'Anna) 就這樣做

這是Marco Dell'Anna的又一杰作。這一次，粒子動(dòng)畫參與塑造了著名的耐克標(biāo)志。從晦澀、半透明到明快、立體，動(dòng)畫逐漸暴露了標(biāo)志，不顯眼地抓住了整體的注意力。

引人注目的效果

粒子動(dòng)畫是越小越好的情況之一。點(diǎn)越小，可以實(shí)現(xiàn)的效果就越令人印象深刻。一方面，由于涉及幾何和物理，它看起來(lái)很復(fù)雜。另一方面，由于精致的形狀，它看起來(lái)脆弱而微妙。這種獨(dú)特的融合使粒子動(dòng)畫與眾不同且引人注目。

粒子動(dòng)畫在企業(yè)網(wǎng)站建設(shè)中的運(yùn)用案例

圖片來(lái)源：素馬設(shè)計(jì)

這里復(fù)習(xí)：物質(zhì)波看世界 | 第一話

03 走進(jìn)物質(zhì)波的微觀世界

德布羅意的物質(zhì)波理論為人類提供開(kāi)啟了觀察和認(rèn)識(shí)微觀世界的智慧鑰匙。一切運(yùn)動(dòng)的粒子都具有波粒二象性，區(qū)別在于它們的質(zhì)量不同，帶電狀態(tài)的不同，運(yùn)動(dòng)速度不同，展現(xiàn)的物質(zhì)波長(zhǎng)不同。而波長(zhǎng)又是決定顯微鏡觀測(cè)分辨率的關(guān)鍵因素。隨著科技的進(jìn)步，人們發(fā)明和建立了不同類型的物質(zhì)波光源和相關(guān)的顯微技術(shù)。讓我們一起伴隨這些人類的智慧光源，一起走進(jìn)物質(zhì)波的微觀世界，一起走向美好的未來(lái)!

3.1 電子束光源下的微觀世界

冷凍電鏡技術(shù)

冷凍電鏡技術(shù)是人類解析完整病毒和關(guān)鍵蛋白的有力武器。2006年加拿大科學(xué)家首次解析出了SARS-CoV病毒表面刺突糖蛋白（S蛋白）的三維結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖12。

圖12 SARS-CoV病毒冷凍電鏡圖片和三維重構(gòu)的偽彩結(jié)構(gòu)圖^[11]

2018年非洲豬瘟病毒傳入我國(guó)，導(dǎo)致全國(guó)豬肉價(jià)格接連攀升。我國(guó)科研人員利用冷凍透射電鏡（Cryo-TEM）連續(xù)4個(gè)多月收集高質(zhì)量數(shù)據(jù)后，再以單顆粒三維重構(gòu)技術(shù)，成功解析出非洲豬瘟病毒（ASFV）的三維結(jié)構(gòu)。相較直徑30nm的甲肝病毒(HAV)、直徑50nm的寨卡病毒(ZIKA)、直徑50nm的乙型腦炎病毒(JEV)、直徑125nm的單純皰疹病毒(HSV)，直徑260nm的非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)十分巨大且復(fù)雜，見(jiàn)圖13。

圖13 我國(guó)科學(xué)家解析的非洲豬瘟結(jié)構(gòu)示意圖^[12,13]

相信隨著科研人員刻苦攻堅(jiān)，在幾個(gè)月內(nèi)就將解析出SARS-CoV-2病毒的精細(xì)結(jié)構(gòu)，揭示病毒侵入細(xì)胞的關(guān)鍵蛋白結(jié)構(gòu)和作用位點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)效果佳、安全性高的疫苗打下堅(jiān)實(shí)科學(xué)基礎(chǔ)。

最近，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展到7 nm制程，并不斷向5 nm 和 3 nm制程演進(jìn)，芯片制造難度也將加大，品質(zhì)管理也愈趨嚴(yán)格。透射電子顯微鏡（TEM）以其最高可以到原子級(jí)分辨的觀察能力，對(duì)納米大小的缺陷如嵌入顆粒、通孔殘留物等有效識(shí)別，將指出生產(chǎn)工藝中的通性問(wèn)題，大大提升產(chǎn)品良率。結(jié)合聚焦離子束（FIB）準(zhǔn)確定位取樣和制樣的能力，可以對(duì)芯片中任何位置進(jìn)行細(xì)致的結(jié)構(gòu)分析。另外，配合TEM能譜配件（EDX, EELS）,可以解析出樣品元素分布圖。圖14是低倍下芯片的截面圖。圖15為由EELS電子能量損失譜獲得的SrTiO₃/LaMnO₃界面原子級(jí)元素分布圖，綠色為Ti元素，藍(lán)色為Mn元素，紫色為L(zhǎng)a元素，紅色為Sr元素^[14]。

圖14 低倍下芯片的截面圖，以及EELS獲得的元素分布偽彩圖^[14]

圖15 由EELS電子能量損失譜獲得的SrTiO3/LaMnO3界面原子級(jí)元素分布偽彩圖。綠色為Ti元素，藍(lán)色為Mn元素，紫色為L(zhǎng)a元素，紅色為Sr元素^[14]

球差矯正的透射電子顯微鏡技術(shù)

2016年，通過(guò)球差矯正的透射電子顯微鏡（Cs-corrected TEM），在(SrTiO₃)₁₀/(PbTiO₃)₁₀超晶格結(jié)構(gòu)的原子級(jí)分辨照片中觀察到非常新穎的螺旋-反螺旋疇^[15]。通過(guò)對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)觀測(cè)，在自旋、電荷、軌道、晶格等層級(jí)發(fā)現(xiàn)新奇的相結(jié)構(gòu)和物理現(xiàn)象，將為新型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、量子計(jì)算、能量存儲(chǔ)提供新動(dòng)力。見(jiàn)圖16。

圖16 2016年透過(guò)球差矯正的透射電子顯微鏡（Cs-corrected TEM），在(SrTiO₃)₁₀/(PbTiO₃)₁₀超晶格結(jié)構(gòu)的原子級(jí)分辨照片中觀察到非常新穎的螺旋-反螺旋疇^[15]

鋰離子電池的容量不斷提高，推動(dòng)了新能源電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備在生活中廣泛應(yīng)用。我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池研究與制造已處于世界先進(jìn)水平。2011年，通過(guò)Cs-corrected TEM在LiFePO₄單晶納米線中觀察到階梯脫鋰現(xiàn)象。見(jiàn)圖17：a. 初始LiFePO₄原子結(jié)構(gòu)，b. 完全充滿的全脫鋰FePO₄原子結(jié)構(gòu)，c. 半充滿的半脫鋰的Li_0.5FePO₄原子結(jié)構(gòu)[16]。通過(guò)直接觀察到微觀結(jié)構(gòu)的變化，解決了前人提出的各種微觀反應(yīng)機(jī)制的爭(zhēng)論，讓人們了解鋰電池中最基本的反應(yīng)過(guò)程，推動(dòng)鋰電池的深入研究。

圖17 LiFePO₄單晶納米線中的階梯脫鋰現(xiàn)象：a. 初始LiFePO₄原子結(jié)構(gòu)，b. 完全充滿的全脫鋰FePO₄原子結(jié)構(gòu)，c. 半充滿的半脫鋰的Li_0.5FePO₄原子結(jié)構(gòu)^[16]

掃描電子顯微鏡（SEM）技術(shù)

掃描電子顯微鏡（SEM）既可以收集二次電子(SE)信號(hào)，也可以收集背散射電子（BS）信號(hào)。

二次電子是被入射電子轟擊出的原子的核外電子，其主要特點(diǎn)是：

(1)能量小于 50 eV ，在固體樣品中的平均自由程只有10～100 nm，在這樣淺的表層里，入射電子與樣品原子只發(fā)出有限次數(shù)的散射，因此基本上不向側(cè)向擴(kuò)散；(2)二次電子的產(chǎn)額強(qiáng)烈依賴于入射束與試樣表面法線間的夾角，夾角大的面發(fā)射的二次電子多。因此二次電子像主要是反映樣品表面10 nm左右的形貌特征，像的襯度是形貌襯度。

背散射電子是由樣品反射出來(lái)的入射電子，其主要特點(diǎn)是：(1)能量高，從50 eV到接近入射電子的能量，穿透能力比二次電子強(qiáng)得多，可從樣品中較深的區(qū)域逸出(微米級(jí))，在這樣的深度范圍，入射電子已有相當(dāng)寬的側(cè)向擴(kuò)展，因此在樣品中產(chǎn)生的范圍大； (2) 被散射電子發(fā)射系數(shù)η 隨原子序數(shù)Z的增大而增加，因此背散射電子主要反映樣品表面的成分特征，但分辨率較低。

01 二次電子成像術(shù)

二次電子(SE)信號(hào)可以觀測(cè)樣品表面豐富的微結(jié)構(gòu)和形貌細(xì)節(jié)。圖18 美國(guó)CDC公布的SARS-CoV-2病毒SEM照片^[17]。為人們認(rèn)識(shí)和了解這種病毒提供了科學(xué)數(shù)據(jù)。

圖18 美國(guó)CDC公布的SARS-CoV-2病毒SEM照片偽彩圖^[17]

02 背散射電子（BSE）成像技術(shù)

背散射電子（BSE）成像相較二次電子（主要是樣品表面形貌特征的信號(hào)）能更多的表征樣品內(nèi)元素和晶粒取向的差異，圖19是同一樣品區(qū)域的SE二次電子成像與BSE背散射電子成像對(duì)比圖^[18]。

圖19 同一樣品區(qū)域的SE二次電子成像與BSE背散射電子成像對(duì)比圖^[18]

3.2 離子束光源下的微觀世界

He離子質(zhì)量小，可直接對(duì)未處理的生物樣品進(jìn)行成像，更加準(zhǔn)確的還原樣品形貌。并且，He、Ne離子顯微鏡(HIM)較SEM具有更大景深、更高對(duì)比度、更高圖像質(zhì)量，在商業(yè)化后迅速受到關(guān)注。30 kV加速電壓下，He⁺離子的德布羅意波長(zhǎng)約為0.08 pm。圖20 對(duì)相同區(qū)域的銅晶粒觀察，離子束成像信息更加豐富。

圖20 左為離子束成像(FIB)，右為電子束成像（SEM）^[19]

圖21 為拍攝錫球表面的金顆粒。左圖電子束成像景深小，底層顆粒全部模糊；而右圖HIM照片，景深大，全部細(xì)節(jié)都正確對(duì)焦^[20]。

圖21 拍攝錫球表面的金顆粒。左圖為SEM照片，右圖HIM照片^[20]

圖22為經(jīng)臨界點(diǎn)干燥的阿拉伯草的FE-SEM（加速電壓小于1kV，分辨率最高）與HIM效果對(duì)比圖，倍率從左到右從a到c逐級(jí)放大。明顯對(duì)比出HIM大景深、高圖像質(zhì)量^[21]。

圖22 干燥的阿拉伯草的FE-SEM與HIM效果對(duì)比圖，倍率從左到右從a到c逐級(jí)放大^[21]

相較于成像方面的應(yīng)用，鎵聚焦離子束（FIB）因其離子序數(shù)高，與樣品作用力強(qiáng)，對(duì)輻照到的樣品有剝離作用，因此多用來(lái)進(jìn)行微加工。如樣品的三維重構(gòu)分析、制備透射電鏡樣品，檢查修復(fù)集成電路，復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)加工等等。

圖23 Ga⁺離子束FIB制備TEM樣品過(guò)程（提出至最終減薄）^[22]

圖24 前端FIB電路編輯，顯示了多個(gè)連接和切口^[23]

目前商業(yè)化的其他類型離子成像加工設(shè)備有以Xe、Ar、N、O為離子源的聚焦離子束系統(tǒng)(plasma-FIB)等，他們的切割能力更強(qiáng)，在大面積樣品刻蝕、避免Ga離子注入損傷樣品等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.3 中子束光源下的微觀世界

中子成像與電子、離子的一個(gè)很大不同是中子不帶電，中子是通過(guò)與原子核或磁矩發(fā)生作用進(jìn)行散射、由于其質(zhì)量較大與輕元素（H、He、Li）接近，發(fā)生碰撞時(shí)能量變化顯著，通常用來(lái)檢測(cè)輕元素，可與電子束、離子束的檢測(cè)互補(bǔ)。中子的磁矩使得它能進(jìn)行物質(zhì)磁性的研究。中子不帶電荷，電磁相互作用弱，使得它的穿透能力強(qiáng)。因此可穿透厚金屬板進(jìn)行內(nèi)部無(wú)損探測(cè)。由于以上特性，中子在海關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制造、塑性炸藥、儲(chǔ)氫材料、鋰離子電池、蛋白質(zhì)精細(xì)結(jié)構(gòu)解析、地質(zhì)、考古等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。

中子成像類似于X射線，通過(guò)特殊的相機(jī)收集中子信號(hào)，測(cè)量散射的中子數(shù)量、能量和動(dòng)量變化，可以在宏觀成像、或在原子、分子尺度上研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

中子束光源的超強(qiáng)穿透能力使其可以用來(lái)探測(cè)非常復(fù)雜的裝置的內(nèi)部工作情況，圖25為密閉鉛罐中的玫瑰花照片，顯示中子強(qiáng)大的穿透能力^[24]，圖26. 對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)在1000rpm的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)中子成像，曝光時(shí)間200ms^[24]。這一技術(shù)在海關(guān)通關(guān)和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的無(wú)損檢測(cè)中發(fā)揮了重要作用。但正是由于它的超強(qiáng)的穿透能力且又不帶荷，使得透鏡的制作非常困難，中子成像的顯微能力還有待提高。現(xiàn)在人們已經(jīng)提出采用中子的波動(dòng)性來(lái)產(chǎn)生干涉進(jìn)行微米到納米級(jí)精度的測(cè)量^[25]。

圖25 鉛罐中的玫瑰花，顯示中子強(qiáng)大的穿透能力^[24]

圖26 對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)在1000rpm的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)中子成像，曝光時(shí)間200ms^[25]

04 展望

物質(zhì)波的探測(cè)技術(shù)已經(jīng)為人類展示出了豐富多彩的微觀世界，隨著人們對(duì)未知微觀世界了解的深入，很多謎團(tuán)都解開(kāi)了，為促進(jìn)科技的進(jìn)步和提升人們生活質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了廣闊的未知領(lǐng)域等待人們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

希望更多的有志青少年加入這一研究領(lǐng)域，從源頭上，開(kāi)發(fā)更加先進(jìn)的可控可調(diào)的物質(zhì)波光源，探索物質(zhì)波與物質(zhì)的相互作用機(jī)理，發(fā)展新的物質(zhì)波的調(diào)控技術(shù)、新的物質(zhì)波的探測(cè)技術(shù)、新的物質(zhì)波的成像技術(shù)。讓我們一起走進(jìn)物質(zhì)波的世界，共同探索宇宙的起源和生命的意義！格物致知，寧?kù)o致遠(yuǎn)！

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致謝：在本文的寫作過(guò)程中，感謝林原教授的建議和意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] http://www.gov.cn/xinwen/2020-01/25/content_5472065.htm

[2] http://measurebiology.org/wiki/Physical_optics_and_resolution

[3] Williams, David B., Carter, C. Barry. Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science. Springer, 2009

[4] Shorubalko, I.et al. In Helium Ion Microscopy; Hlawacek, G.; G?lzh?user, A., Eds.; Springer International Publishing, 2016

[5] Kaito, T. in Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice, Springer, 2005.

[6] https://www.world-nuclear.org/information-library/non-power-nuclear-applications/radioisotopes-research/research-reactors.aspx

[7] https://wenku.baidu.com/view/eebbfc2afbb069dc5022aaea998fcc22bdd143f4.html

[8] Paul, E.U., 1987. Industrial Neutron Radiography In The United States. In: Proceedings of the Second World Conference on Neutron Radiography. Reidel Publishing Company

[9] http://www.ihep.cas.cn

[10] Ul-Hamid, A. (2018). A Beginners' guide to scanning electron microscopy (pp. 6). Switzerland: Springer Nature Switzerland AG

[11] Beniac D. R., et al. Architecture of the SARS coronavirus prefusion spike. Nature structural & molecular biology. 13 (2006)

[12] Wang, N., et al. (2019). Architecture of African swine fever virus and implications for viral assembly. Science 366, 640–644

[13] http://www.ibp.cas.cn/kyjz/zxdt/201910/t20191016_5408830.html

[14] http://www.gatan.com

[15] A.K. Yadav, et al., Observation of polar vortices in oxide superlattices, Nature, 530 (2016) 198.

[16] Gu L, et al. Direct observation of lithium staging in partially delithiated LiFePO4 at atomic resolution. J Am Chem Soc. 2011;133(13):4661

[17] https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=2871

[18] M.G. Masteghin, M.O. Orlandi, Grain-boundary resistance and nonlinear coefficient correlation for SnO2-based varistors, Mater. Res. 19 (2016) 1286–1291

[19] Kaito, T. in Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice, Springer, 2005.

[20] https://www.nist.gov/news-events/news/2008/09/nist-studies-how-new-helium-ion-microscope-measure

[21] M.S. Joens, et al., Helium Ion Microscopy (HIM) for the imaging of biological samples at sub-nanometer resolution, Sci. Rep. 3 (2013) 3514

[22] Córdoba, R. Functional Nanostructures Fabricated by Focused Electron/Ion Beam Induced Deposition; Springer: Switzerland, 2014

[23] https://eag.com/zh-TW/resources/whitepapers/focused-ion-beam-fib-circuit-edit-becomes-increasingly-valuable-in-high-stakes-world-of-advanced-node-design/

[24] Ian S. Anderson, et al. Neutron Scattering Applications and Techniques. springer, 2009

[25] http://www.jlck.cn/html/2019-8/164766.html

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作者：孟繁琦

審稿：張慶華

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使用 Matter.js 創(chuàng)建物理模擬：牛頓擺

應(yīng)用場(chǎng)景介紹

Matter.js 是一個(gè)功能強(qiáng)大的 JavaScript 物理引擎，可用于創(chuàng)建逼真的 2D 物理模擬。在本文中，我們將介紹如何使用 Matter.js 創(chuàng)建一個(gè)經(jīng)典的牛頓擺模擬。

代碼基本功能介紹

此代碼實(shí)現(xiàn)了牛頓擺的物理模擬，包括以下功能：

創(chuàng)建具有無(wú)限慣性的圓形球體作為擺錘
使用約束將擺錘連接到固定點(diǎn)
添加鼠標(biāo)控制，允許用戶與模擬交互
渲染物理模擬，顯示擺錘的運(yùn)動(dòng)和碰撞

功能實(shí)現(xiàn)步驟及關(guān)鍵代碼分析說(shuō)明

1. 加載 Matter.js 庫(kù)

首先，我們需要加載 Matter.js 庫(kù)：

let jsUrls=[
  'https://registry.npmmirror.com/matter-js/0.19.0/files/build/matter.js',
]
await Promise.all(jsUrls.map((jsUrl)=> loadJavascript(jsUrl)))

2. 創(chuàng)建 Matter.js 引擎、渲染器和運(yùn)行器

接下來(lái)，我們需要?jiǎng)?chuàng)建 Matter.js 引擎、渲染器和運(yùn)行器：

// create engine
var engine=Engine.create(),
  world=engine.world

// create renderer
var render=Render.create({
  element: document.getElementById('matter'),
  engine: engine,
  options: {
    width: 800,
    height: 600,
    showVelocity: true,
  },
})

// create runner
var runner=Runner.create()
Runner.run(runner, engine)

3. 創(chuàng)建牛頓擺

現(xiàn)在，我們可以使用 Example 函數(shù)創(chuàng)建牛頓擺：

var cradle=Example(280, 100, 5, 30, 200)
Composite.add(world, cradle)
Body.translate(cradle.bodies[0], { x: -180, y: -100 })

該函數(shù)將創(chuàng)建一個(gè)由 5 個(gè)圓形擺錘組成的牛頓擺，每個(gè)擺錘連接到一個(gè)固定點(diǎn)。

4. 添加鼠標(biāo)控制

為了允許用戶與模擬交互，我們可以添加鼠標(biāo)控制：

// add mouse control
var mouse=Mouse.create(render.canvas),
  mouseConstraint=MouseConstraint.create(engine, {
    mouse: mouse,
    constraint: {
      stiffness: 0.2,
      render: {
        visible: false,
      },
    },
  })

Composite.add(world, mouseConstraint)

5. 渲染模擬

最后，我們可以使用 Render.run 方法渲染模擬：

Render.run(render)

總結(jié)與展望

開(kāi)發(fā)這段代碼的過(guò)程讓我對(duì) Matter.js 物理引擎有了更深入的理解。我學(xué)到了如何創(chuàng)建物理模擬、添加約束和交互，以及如何渲染這些模擬。

未來(lái)，此代碼可以擴(kuò)展和優(yōu)化，例如：

添加更多類型的物理對(duì)象，如多邊形和剛體
允許用戶調(diào)整模擬的重力和摩擦力
創(chuàng)建一個(gè)用戶界面來(lái)控制模擬參數(shù)
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