Гиперпространство на JavaScript

в 8:57, , рубрики: canvas, html, javascript, LibCanvas, день космонавтики, сайт, эффекты, метки: , , , ,

Хабровчане! С днем космонавтики!

Гиперпространство на JavaScript

В одном проекте, приуроченном к сегодняшнему празднику дизайнерами была поставлена задача создать имитацию гиперпространства. Немного поразмыслив решил что правильнее будет использовать Canvas элемент — для SVG достаточно много элементов, да и поддержка среди браузеров не такая хорошая, для видео слишком большой фон, а значит слишком большой размер файла и долгая загрузка. Canvas, к слову, тоже не идеальный вариант — он сильно нагружает процессор и забирает относительно много оперативной памяти. Но все же…

Запись на полях

В коде будет использовать функция reqestAnimFrame нормализующая работу requestAnimationFrame в разных браузерах, а та же простая функция генерации случайно целого числа. Вот их исходный код:

        window.requestAnimFrame = (function(){ 
            return  window.requestAnimationFrame       || 
                    window.webkitRequestAnimationFrame || 
                    window.mozRequestAnimationFrame    || 
                    window.oRequestAnimationFrame      || 
                    window.msRequestAnimationFrame     || 
                    function(/* function */ callback, /* DOMElement */ element){ 
                        window.setTimeout(callback, 1000 / 60); 
                    }; 
        })();
 
        function getRandomInt(min, max){ 
            return Math.floor( Math.random() * (max - min + 1) ) + min; 
        }

Подход 1. Наложение масштабированной картинки.

В дизайне была картинка звездного неба, которую я и решил использовать. Взял, загрузил, наложил на Canvas. Потом наложил с увеличением еще на один пиксель. Потом еще. Картинка получается красивая, но как-либо настраивать её не получится.

Полный код и демонстрация на jsfiddle.

В коде комментировать нечего, поэтому просто код.

Этот подход не имеет жизни по нескольким причинам:

  • Исходная картинка всегда одного размера, а значит поддерживать разные разрешения затруднительно.
  • Мало возможностей для кастомизации результирующей картины.
  • Стирать через некоторое время уже пройденный путь достаточно затруднительно.
  • Качество при большом увеличении слишком низкое.
  • Это неинтересное решение.

Подход 2. Боевой.

Было решено рисовать каждую звезду и шлейф от нее отдельно.

Полный код и демонстрация на jsfiddle. Движение повешено на mousemove событие.

Итак, создаем массив звезд, генерируем для них начальные значения. Здесь x и y, понятное дело, координаты звезды, currentLife — показатель текущей длина шлейфа от звезды, nx, ny и life используются для реинициализации звезды, после остановки. color — один из вариантов в массиве colors. В принципе можно было сделать вообще любой цвет, но особенность в ограничении количества доступных цветов нам пригодится позже. Массива два, так в момент затухания необходимо показывать двигающиеся и неподвижные звезды одновременно. Конечно это можно (и, наверное, даже нужно) сделать через один массив с отдельным свойством у звезды, но от этого зависит дальнейшая логика и поэтому мне лень все переписывать.

      var colors = ["white","rgb(200,200,255)"];  
  
        function newStar(){  
            var life = getRandomInt(50,150);  
            var dx = getRandomInt(0,canvas.width);  
            var dy = getRandomInt(0,canvas.height);  
            return {  
                x : dx,  
                y : dy,  
                nx : dx,  
                ny : dy,  
                life : life,  
                currentLife : life,  
                color : colors[getRandomInt(0,1)]  
            };  
        }  
  
        var stars = [];  
        var finStars = [];  
        var maxStars = 350;  
        for(var i = 0; i < maxStars; i++){  
            finStars.push(newStar());  
        }  

Теперь поговорим про отображение звезды. Здесь у нас включается простая математика:

Гиперпространство на JavaScript

Думаю не надо объяснять что dx относится к dy так же, как и ax к ay. Если взять dx равным значению currentLife, то dy = currentLife * ( y — cy ) / ( x — cx ). Кроме этого у каждой звезды есть два состояния — когда шлейф растет и когда убывает. Реализовать это достаточно просто через 4 значения: 2 постоянных и 2 переменных. Рисуем от (var1 > const1? var1: const1) до (var2 < const2? var2: const2). Получаем сначала растущую, а потом затухающую звезду.

Гиперпространство на JavaScript

Остается все это посчитать:

                        var x = stars[j].x, // (x,y) - это const1  
                            y = stars[j].y,  
                            dx = cx - stars[j].x,   
                            dy = cy - stars[j].y;  
                        if ( Math.abs(dx) > Math.abs(dy) ){  
                            var xLife = dx > 0 ? stars[j].life : - stars[j].life, // (xLife, yLife) - const2. Вообще star.life это вся продолжительность "жизни" звезды  
                                yLife = xLife * dy / dx,  
                                xCur = dx > 0 ? - stars[j].currentLife :  stars[j].currentLife, // (xCur,yCur) -var1  
                                yCur = xCur * dy / dx,  
                                xLast = dx > 0 ? xCur + stars[j].life : xCur - stars[j].life, // (xLast,yLast) - var2  
                                yLast = xLast * dy / dx,  
                                mod = "x";  
                        } else {  
                            var yLife = dy > 0 ? stars[j].life : - stars[j].life,  
                                xLife = yLife * dx / dy,  
                                yCur = dy > 0 ? - stars[j].currentLife :  stars[j].currentLife,  
                                xCur = yCur * dx / dy,  
                                yLast = dy > 0 ? yCur + stars[j].life : yCur - stars[j].life,  
                                xLast = yLast * dx / dy,  
                                mod = "y";  
                        }  
   
                        if(dx > 0 && dy > 0)  
                        {  
                            var qx = x - ( xLife < xLast ? xLife : xLast);  
                            var qy = y - ( yLife < yLast ? yLife : yLast);  
                            ctx.moveTo( qx < cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);  
                            var sx = x - ( xCur > 0 ? xCur : 0);  
                            var sy = y - ( yCur > 0 ? yCur : 0);  
                            ctx.lineTo( sx < cx ? sx : cx, sy < cy ? sy : cy);  
                            if ( mod == "x"){  
                                ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, (qy < cy ? qy : cy) + 2);  
                            } else {  
                                ctx.lineTo( (qx < cx ? qx : cx) + 2, qy < cy ? qy : cy);  
                            }  
                            ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);  
                            ctx.closePath();  
                            stars[j].nx = sx < cx ? sx : cx;  
                            stars[j].ny = sy < cy ? sy : cy;  
                        }  
                        if(dx < 0 && dy < 0)  
                        {  
                            var qx = x - ( xLife > xLast ? xLife : xLast);  
                            var qy = y - ( yLife > yLast ? yLife : yLast);  
                            ctx.moveTo( qx > cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);  
                            var sx = x - ( xCur < 0 ? xCur : 0);  
                            var sy = y - ( yCur < 0 ? yCur : 0);  
                            ctx.lineTo( sx > cx ? sx : cx, sy > cy ? sy : cy);  
                            if ( mod == "x" ){  
                                ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, (qy > cy ? qy : cy) + 2);  
                            } else {  
                                ctx.lineTo( (qx > cx ? qx : cx) + 2, qy > cy ? qy : cy);  
                            }  
                            ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);  
                            ctx.closePath();  
                            stars[j].nx = sx > cx ? sx : cx;  
                            stars[j].ny = sy > cy ? sy : cy;  
                        }  
                        if(dx < 0 && dy > 0)  
                        {  
                            var qx = x - ( xLife > xLast ? xLife : xLast);  
                            var qy = y - ( yLife < yLast ? yLife : yLast);  
                            ctx.moveTo( qx > cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);  
                            var sx = x - ( xCur < 0 ? xCur : 0);  
                            var sy = y - ( yCur > 0 ? yCur : 0);  
                            ctx.lineTo( sx > cx ? sx : cx, sy < cy ? sy : cy);  
                            if ( mod == "x" ){  
                                ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, (qy < cy ? qy : cy) + 2);  
                            } else {  
                                ctx.lineTo( (qx > cx ? qx : cx) + 2, qy < cy ? qy : cy);  
                            }  
                            ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);  
                            ctx.closePath();  
                            stars[j].nx = sx > cx ? sx : cx;  
                            stars[j].ny = sy < cy ? sy : cy;  
                        }  
                        if(dx > 0 && dy < 0)  
                        {  
                            var qx = x - ( xLife < xLast ? xLife : xLast);  
                            var qy = y - ( yLife > yLast ? yLife : yLast);  
                            ctx.moveTo( qx < cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);  
                            var sx = x - ( xCur > 0 ? xCur : 0);  
                            var sy = y - ( yCur < 0 ? yCur : 0);  
                            ctx.lineTo( sx < cx ? sx : cx, sy > cy ? sy : cy);  
                            if ( mod == "x" ){  
                                ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, (qy > cy ? qy : cy) + 2);  
                            } else {  
                                ctx.lineTo( (qx < cx ? qx : cx) + 2, qy > cy ? qy : cy);  
                            }  
                            ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);  
                            ctx.closePath();  
                            stars[j].nx = sx < cx ? sx : cx;  
                            stars[j].ny = sy > cy ? sy : cy;  
                        }  

В зависимости от того, в какую четверть попадает наша звезда, знаки перед значениями и сравнения отличаются, поэтом код практически дублируется 4 раза. Кроме того в переменной mod запоминается в какую координату считать ведущей ( то есть приравнивать dx к currentLife или dy). Без mod-а звезды в близи оси ординат будут «пролетать» слишком быстро, из за большого угла.

И последнее замечание – в оригинале используется всего два цвета, поэтому за один проход отрисовка на Canvas происходит всего два раза (так как указано два цвета). Все звезды одного цвета формируются в один путь, после чего выводятся на Canvas.

Остается все это обернуть в цикл и запустить.

Подход 3. Правильный.

Под правильным подходом я понимаю использование распространенных готовых решений и библиотек. Готовых решений при беглом осмотре не нашлось. В качестве библиотеки я решил попробовать libcanvas. Благо на Хабрахабре он представлен достаточно сильно.

Полный код и демонстрация на jsfiddle. (JSFiddle может не подгрузить atom и libcanvas с github-а, так что возможно надо будет несколько раз перезагрузить страницу)

В итоге получилось следующее:

    new function () {  
        var center, i, helper, stars;  
  
        LibCanvas.extract();  
    
        helper = new App.Light(new Size( document.width, document.height));  
    
        center = helper.app.rectangle.center;  
    
        stars = [];  
        for(i = 0; i < 350; i++){  
            new function() {  
                var point = new Point(getRandomInt(document.width/2,document.width),document.height/2),  
                    length = getRandomInt(50,150),  
                    angle = getRandomInt(0,360),  
    
                    coords = [  
                        new Point(0,0),  
                        new Point(0,0),  
                        new Point(0,0)  
                    ],  
                    path = helper.createVector( new Path()  
                            .moveTo( coords[0] )  
                            .lineTo( coords[1] )  
                            .lineTo( coords[2] )  
                            .lineTo( coords[0] )).setStyle({fill:"rgb(150,150,150)",stroke:"rgb(150,150,150)"});  
    
                point.rotate( - angle.degree(), center);  
    
                var star = {  
                    point : point,  
                    length : length,  
                    angle : angle,  
                    coords : coords,  
                    live : 0,  
                    setLength : function(){  
                        if (arguments.length > 0){  
                            this.live = arguments[0];  
                        }  
                        this.coords[0].x = this.point.x;  
                        this.coords[0].y = this.point.y;  
                        this.coords[1].x = this.coords[0].x + this.live * Math.cos( this.angle.degree() );  
                        this.coords[1].y = this.coords[0].y - this.live * Math.sin( this.angle.degree() );  
                        this.coords[2].x = this.coords[1].x + 2 * Math.sin( this.angle.degree() );  
                        this.coords[2].y = this.coords[1].y + 2 * Math.cos( this.angle.degree() );  
                    },  
                    path : path  
                };  
                star.setLength();  
  
                stars.push(star);  
            };  
        }  
    
        setInterval(function(){  
            for(var i = 0; i < 350; i++){  
                stars[i].setLength( stars[i].live + 1 );  
                stars[i].path.redraw();  
            }  
        },10);    
  
    };  

Надо сказать, что здесь, в отличие от боевого варианта, используется адекватная математика с тригонометрией, но я не стал дописывать до того же функционала. Скорость выполнения кода на libCanvas не сильно отличается от нативного метода, а кода в разы меньше и скорость разработки заметно выше. С самого начала я не стал использовать libCanvas по нескольким причинам: я ни разу не пользовался им до этого, я привык к чистому JavaScript и я боялся, что версия надстройка будет заметно медленней. Как оказалось боялся зря.

На этом все и еще раз с днем космонавтики!

Ссылки:
Пример с картинкой на jsfiddle.
«Боевой» пример на jsfiddle.
AtomJS и libCanvas для третьего примера.
Третий пример на libCanvas на jsfiddle. (может не заработать сразу из-за особенностей работы jsfiddle и github)
Промо сайт, для которого и создавался эффект.

Автор: agegorin

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля