用HTML5的canvas來畫一個夢幻星空，來學習一

用HTML5的canvas來畫一個夢幻星空，來學習一下吧

言

隨著HTML5的火熱，越來越多的人投入到HTML5開發中了，canvas作為HTML5中比較重要的一個元素，在很多官網的主頁面中被使用到。今天我們一起來看看如何使用canvas畫出一個夢幻的星空背景，還會有流星運動。

本文的代碼已經放到Github上了，感興趣的可以自取，Github地址如下。

https://github.com/zhouxiongking/article-pages/blob/master/articles/starry/starry.html

HTML5

實現效果

首先我們來看看通過canvas實現的星空效果圖，如下所示。

效果圖

代碼實現

接下來我們看看這個效果是如何通過代碼一步步實現的。

首先來看看頁面上的HTML代碼，只有一個Div元素。

HTML代碼

Javascript代碼

首先我們需要定義一些常量，比如畫布的寬和高，星星數量，流星個數。在這個星空中流星其實是星星的一個，只是添加了動態效果。

頁面初始化

然后是設定一個定時器，通過一段隨機時間生成一個流星的索引號。

流星索引號

緊接著來看看生成一個星星的方法，該方法返回一個星星的各項參數，包括x,y軸坐標，透明度，x,y軸偏移量。

生成星星的參數

然后是最重要的render方法，通過該方法可以將星星渲染至畫布上，我們將這個方法拆開看，首先是對流星的繪制，流星索引號通過上面metor方法獲得。

畫流星

然后是對于星星各項參數的處理，比如有的星星生成的點坐標超出了屏幕寬高，有的透明度是負數，都要將其處理成正常參數。

各項參數判斷

最后是在畫布中進行繪制。

畫布繪制

至此，這個畫面效果的講解完畢，如果代碼正確的話，就可以看到文中出現的效果圖。

結束語

今天這篇文章主要是借助HTML5中的canvas畫出了一個夢幻星空的效果，你學會了嗎？

天躺在床上刷抖音的時候，看見了一個馬克筆隨便畫星空的視頻，很有意思。

先看效果：

開始需求分析：

1、漸變色的背景

2、畫一顆樹和一些草

3、水面的倒影

4、隨便畫點星星

5、畫一顆流星

1、漸變色的背景

先確定200*500的區域，使用css3的線性漸變屬性，依次深藍、淺藍、紫色、粉色、黃色畫出一個漸變色的背景。

為了使背景更真實，使用同樣的顏色順序，在不同的角度，加上一些模糊和透明。再畫一遍重疊起來。

再重疊一層黑色，使畫布更暗一些。

.bg-color {
  background-image: linear-gradient(170deg, #000093 13%, #9f35ff, #ff8000 70%, #f9f900 );
}
.bg-color2 {
  background-image: linear-gradient( 180deg, #000093 13%, #9f35ff, #ff8000 80%, #f9f900 );
  opacity: 0.3;
  filter: blur(6px);
}
.bg-color3 {
  background: rgba(0,0,0,.2);
}

2、畫一棵樹和草

使用html來畫一棵樹的話，需要很多個節點，性能和效果都很差。這里使用canvas來畫樹。

畫樹的教程，公眾號出過好幾次了，這里就不在重寫了。

基本原理就是，從一個點向一個方向畫一條直線。從終點開始，重新這個流程。期間可以修改一個角度畫出一分支。

草就更加簡單。隨便在底部畫一些雜亂的直線。

// 畫一棵樹
function drawTree(x, y, deg, step, type) {
  var deg1=step % 2==0 ? 0.1 : -0.1;
  var x1=x + Math.cos(deg + deg1) * (step + 5) * 0.9;
  var y1=y + Math.sin(deg + deg1) * (step - 1) * 0.9;
  ctx.beginPath();
  ctx.lineWidth=step / 3;
  ctx.moveTo(x, y);
  ctx.lineTo(x1, y1);
  ctx.stroke();
  if (step > 12) {
    ctx.arc(x, y, step / 6, 0, Math.PI * 2);
    ctx.fill();
  }
  if (step < 3 && Math.random() > 0.7) {
    var r=2 + Math.random() * 2;
    ctx.arc(x1 + Math.random() * 3, y1 + Math.random() * 3, r, r, Math.PI + r);
    ctx.fill();
  }
  step--;
  if (step > 0) {
    drawTree(x1, y1, deg, step, type);
    if (step % 2==1 && step < 17)
      drawTree(x1, y1, deg + 0.2, Math.round(step / 1.13));
    if (step % 2==0 && step < 17)
      drawTree(x1, y1, deg - 0.2, Math.round(step / 1.13) );
  }
}

3、水面的倒影

最簡單的做法，就是使用canvas.toDataUrl 拿到canvas的圖片數據。在底部放一個反轉的圖片就可以。

我這里希望水面的倒影可以動起來。

新建一個canvas，使用ctx.getImageData拿到我們畫好的樹的像素點數據。

使用正弦給像素的x軸做一些偏移，得到一個新的數據。put到倒影的canvas上。

在使用requestAnimationFrame，做出一個流暢的左右擺動的倒影動畫。

最后，在原數據基礎上，增加一些雜色，使得倒影有一些黑白的橫線，模擬水波的高亮。

var startWave=0 // 水波起始位置
// 倒影增加水波紋效果
function wave(star){
  var newImgData=ctxShadow.createImageData(200,150)
  var pos=0
  var source=0
  startWave +=0.2
  start=startWave
  for(var y=0 ; y < CANVAS_HEIGHT ; y ++) {
    start +=0.5
    for(var x=0 ; x < CANVAS_WIDTH ; x ++) {
      pos=(y * CANVAS_WIDTH + x) * 4
      source=(y * CANVAS_WIDTH + x + Math.round(Math.sin(start)* 1.5)) * 4
      newImgData.data[pos + 0]=imgData.data[source + 0];
      newImgData.data[pos + 1]=imgData.data[source + 1];
      newImgData.data[pos + 2]=imgData.data[source + 2];
      newImgData.data[pos + 3]=imgData.data[source + 3];
    }
  }
  ctxShadow.putImageData(newImgData,0,0)
  requestAnimationFrame(wave)
}

4、畫星空

這個簡單，就不再寫代碼了，就隨意寫一些白色的div，隨機插入背景上。

其實到這一步，已經基本上完成了。

5、加一些流星

要畫流星，需要畫出一個漸漸變淡變窄的白線。

這里偷了個懶，在視覺效果上，一個漸漸變淡的白線，人眼看到，就感覺漸漸變窄。

這里使用白色加透明漸變，畫出一個流星的輪廓。加入從右到左動畫效果。

再加入一個外包的div，做一下旋轉和縮放。

效果完成！！！！

具體效果，建議查看原文。

代碼倉庫地址：

https://github.com/shb190802/html5

演示地址：

http://suohb.com/demo/win/starrySky.html

不是還蠻酷的呢？利用周末時間我們來學習并實現一下，本文我們就來一點一點分析怎么實現它！

分析

首先我們看看這個效果具體有哪些要點。首先，這么炫酷的效果肯定是要用到 Canvas 了，每個星星可以看作為一個粒子，因此，整個效果實際上就是粒子系統了。此外，我們可以發現每個粒子之間是相互連接的，只不過離的近的粒子之間的連線較粗且透明度較低，而離的遠的則相反。

開始 Coding

HTML 部分

這部分我就簡單放了一個標簽，設置樣式使其填充全屏。

<canvas height="620" width="1360" id="canvas" style="position: absolute; height: 100%;"/>

然后為了讓所有元素沒有間距和內部，我還加了一條全局樣式：

* {
margin: 0;
padding: 0;
}

JavaScript 部分

下面我們來寫核心的代碼。首先我們要得到那個 canvas 并得到繪制上下文：

var canvasEl=document.getElementById('canvas');
var ctx=canvasEl.getContext('2d');
var mousePos=[0, 0];

緊接著我們聲明兩個變量，分別用于存儲“星星”和邊：

var nodes=[];
var edges=[];

下一步，我們做些準備工作，就是讓畫布在窗口大小發生變化時重新繪制，并且調整自身分辨率：

window.onresize=function () {
canvasEl.width=document.body.clientWidth;
canvasEl.height=canvasEl.clientHeight;

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

render();
};

window.onresize(); // trigger the event manually.

我們在第一次修改大小后構建了所有節點，這里就要用到下一個函數（constructNodes）了

這個函數中我們隨機創建幾個點，我們用字典對象的方式存儲這些點的各個信息：

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);
});
});
}

為了實現后面一個更炫酷的效果，我給第一個點加了一個 drivenByMouse 屬性，這個點的位置不會被粒子系統管理，也不會繪制出來，但是它會與其他點連線，這樣就實現了鼠標跟隨的效果了。

這里稍微解釋一下 radius 屬性的取值，我希望讓絕大部分點都是小半徑的，而極少數的點半徑比較大，所以我這里用了一點小 tricky，就是用概率控制點的半徑取值，不斷調整這個概率閾值就能獲取期待的半徑隨機分布。

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 數組中。注意這里我用了另外一個函數來完成這件事，而沒有直接用 edges.push() ，為什么？

假設我們之前連接了 A、B兩點，也就是外側循環是A，內側循環是B，那么在下一次循環中，外側為B，內側為A，是不是也會創建一條邊呢？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占用資源。因此我們在 addEdge 函數中進行一個判斷：

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);
}
}

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;
}

看到這么一大段代碼不要害怕，其實做的事情很簡單。這是粒子系統的核心，就是遍歷粒子，并且更新其狀態。更新的公式就是

v=v + a
s=s + v

a是加速度，v是速度，s是位移。由于我們這里不涉及加速度，所以就不寫了。然后我們需要作一個邊緣的碰撞檢測，不然我們的“星星”都無拘無束地一點點飛～走～了～。邊緣碰撞后的處理方式就是讓速度矢量反轉，這樣粒子就會“掉頭”回來。

還記得我們需要做的鼠標跟隨嗎？也在這處理，我們讓第一個點的位置一點一點移動到鼠標的位置，下面這個公式很有意思，可以輕松實現緩動：

x=x + (t - x) / factor

其中 factor 是緩動因子，t 是最終位置，x 是當前位置。至于這個公式的解釋還有個交互大神 Bret Victor 在他的演講中提到過，視頻做的非常好，有條(ti)件(zi)大家一定要看看： Bret Victor – Stop Drawing Dead Fish

好了，回到主題。我們在上面的函數中處理完了一幀中的數據，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，而是盡可能使用 requestAnimationFrame，它能保證你的幀率鎖定在

剩下的就是繪制啦：

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();
});
}

常規的 Canvas 繪圖操作，注意 beginPath 一定要調用，不然你的線就全部穿在一起了… 需要說明的是，在繪制邊的時候，我們先要計算兩點距離，然后根據一個閾值來判斷是否要繪制這條邊，這樣我們才能實現距離遠的點之間連線不可見的效果。

到這里，我們的整個效果就完成了。如果不明白大家也可以去GitHub項目: CyandevToys / ParticleWeb去看完整的源碼。Have fun!!

源自：http://www.jianshu.com/p/f5c0f9c4bc39
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