用Canvas实现一个大气球送给你

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一、背景

近期在做一个气球挂件的特效需求，值此契机，来跟大家分享一下如何利用canvas以及对应的数学知识构造一个栩栩如生的气球。

二、实现

在实现这个看似是圆鼓鼓的气球之前，先了解一下其实现思路，主要分为以下几个部分：

1. 实现球体部分;
2. 实现气球口子部分;
3. 实现气球的线部分;
4. 进行颜色填充;
5. 实现动画;

气球.PNG

2.1 球体部分实现

对于这样的气球的球体部分，大家都有什么好的实现思路的?相信大家肯定会有多种多样的实现方案，我也是在看到某位大佬的效果后，感受到了利用四个三次贝塞尔曲线实现这个效果的妙处。为了看懂后续代码，先了解一下三次贝塞尔曲线的原理。(注：引用了CSDN上某位大佬的文章，写的很好,下图引用于此)

三次贝塞尔曲线.gif

在上图中P0为起始点、P3为终止点，P1和P2为控制点，其最终的曲线公式如下所示：

B(t)=(1?t)^3 * P0+3t(1?t)^2 * P1+3t ^ 2(1?t) * P2+t ^ 3P3, t∈[0,1] 

上述已经列出了三次贝塞尔曲线的效果图和公式，但是通过这个怎么跟我们的气球挂上钩呢?下面通过几张图就理解了：

如上图所示，就是实现整个气球球体的思路，具体解释如下所示：

1. A图中起始点为p1，终止点为p2，控制点为c1、c2,让两个控制点重合，绘制出的效果并不是很像气球的一部分，此时就要通过改变控制点来改变其外观;
2. 改变控制点c1、c2，c1中y值不变，减小x值;c2中x值不变，增大y值(注意canvas中坐标方向即可)，改变后就得到了图B的效果，此时就跟气球外观很像了;
3. 紧接着按照这个方法就可以实现整个的气球球体部分的外观。

function draw() { 
    const canvas = document.getElementById('canvas'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
 
    ctx.translate(250, 250); 
    drawCoordiante(ctx); 
    ctx.save(); 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(0, -80); 
    ctx.bezierCurveTo(45, -80, 80, -45, 80, 0); 
    ctx.bezierCurveTo(80, 85, 45, 120, 0, 120); 
    ctx.bezierCurveTo(-45, 120, -80, 85, -80, 0); 
    ctx.bezierCurveTo(-80, -45, -45, -80, 0, -80); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function drawCoordiante(ctx) { 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(-120, 0); 
    ctx.lineTo(120, 0); 
    ctx.moveTo(0, -120); 
    ctx.lineTo(0, 120); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.stroke(); 
} 

2.2 口子部分实现

口子部分可以简化为一个三角形，效果如下所示：

function draw() { 
    const canvas = document.getElementById('canvas'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
 
    …… 
 
    ctx.save(); 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(0, 120); 
    ctx.lineTo(-5, 130); 
    ctx.lineTo(5, 130); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.restore(); 
} 

2.3 线部分实现

线实现的比较简单，就用了一段直线实现

function draw() { 
    const canvas = document.getElementById('canvas'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
 
    …… 
 
    ctx.save(); 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(0, 120); 
    ctx.lineTo(0, 300); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.restore(); 
} 

2.4 进行填充

气球部分的填充用了圆形渐变效果，相比于纯色来说更加漂亮一些。

function draw() { 
    const canvas = document.getElementById('canvas'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
 
    ctx.fillStyle = getBalloonGradient(ctx, 0, 0, 80, 210); 
    …… 
     
} 
 
function getBalloonGradient(ctx, x, y, r, hue) { 
    const grd = ctx.createRadialGradient(x, y, 0, x, y, r); 
    grd.addColorStop(0, 'hsla(' + hue + ', 100%, 65%, .95)'); 
    grd.addColorStop(0.4, 'hsla(' + hue + ', 100%, 45%, .85)'); 
    grd.addColorStop(1, 'hsla(' + hue + ', 100%, 25%, .80)'); 
    return grd; 
} 

2.5 动画效果及整体代码

上述流程已经将一个静态的气球部分绘制完毕了，要想实现动画效果只需要利用requestAnimationFrame函数不断循环调用即可实现。下面直接抛出整体代码，方便同学们观察效果进行调试，整体代码如下所示：

let posX = 225; 
let posY = 300; 
let points = getPoints(); 
draw(); 
 
function draw() { 
    const canvas = document.getElementById('canvas'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
    ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); 
    if (posY < -200) { 
        posY = 300; 
        posX += 300 * (Math.random() - 0.5); 
        points = getPoints(); 
    } 
    else { 
        posY -= 2; 
    } 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(posX, posY); 
    drawBalloon(ctx, points); 
    ctx.restore(); 
 
    window.requestAnimationFrame(draw); 
} 
 
function drawBalloon(ctx, points) { 
    ctx.scale(points.scale, points.scale); 
    ctx.save(); 
    ctx.fillStyle = getBalloonGradient(ctx, 0, 0, points.R, points.hue); 
    // 绘制球体部分 
    ctx.moveTo(points.p1.x, points.p1.y); 
    ctx.bezierCurveTo(points.pC1to2A.x, points.pC1to2A.y, points.pC1to2B.x, points.pC1to2B.y, points.p2.x, points.p2.y); 
    ctx.bezierCurveTo(points.pC2to3A.x, points.pC2to3A.y, points.pC2to3B.x, points.pC2to3B.y, points.p3.x, points.p3.y); 
    ctx.bezierCurveTo(points.pC3to4A.x, points.pC3to4A.y, points.pC3to4B.x, points.pC3to4B.y, points.p4.x, points.p4.y); 
    ctx.bezierCurveTo(points.pC4to1A.x, points.pC4to1A.y, points.pC4to1B.x, points.pC4to1B.y, points.p1.x, points.p1.y); 
 
    // 绘制气球钮部分 
    ctx.moveTo(points.p3.x, points.p3.y); 
    ctx.lineTo(points.knowA.x, points.knowA.y); 
    ctx.lineTo(points.knowB.x, points.knowB.y); 
    ctx.fill(); 
    ctx.restore(); 
 
    // 绘制线部分 
    ctx.save(); 
    ctx.strokeStyle = '#000000'; 
    ctx.lineWidth = 1; 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(points.p3.x, points.p3.y); 
    ctx.lineTo(points.lineEnd.x, points.lineEnd.y); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function getPoints() { 
    const offset = 35; 
    return { 
        scale: 0.3 + Math.random() / 2, 
        hue: Math.random() * 255, 
        R: 80, 
        p1: { 
            x: 0, 
            y: -80 
        }, 
        pC1to2A: { 
            x: 80 - offset, 
            y: -80 
        }, 
        pC1to2B: { 
            x: 80, 
            y: -80 + offset 
        }, 
        p2: { 
            x: 80, 
            y: 0 
        }, 
        pC2to3A: { 
            x: 80, 
            y: 120 - offset 
        }, 
        pC2to3B: { 
            x: 80 - offset, 
            y: 120 
        }, 
        p3: { 
            x: 0, 
            y: 120 
        }, 
        pC3to4A: { 
            x: -80 + offset, 
            y: 120 
        }, 
        pC3to4B: { 
            x: -80, 
            y: 120 - offset 
        }, 
        p4: { 
            x: -80, 
            y: 0 
        }, 
        pC4to1A: { 
            x: -80, 
            y: -80 + offset 
        }, 
        pC4to1B: { 
            x: -80 + offset, 
            y: -80 
        }, 
        knowA: { 
            x: -5, 
            y: 130 
        }, 
        knowB: { 
            x: 5, 
            y: 130 
        }, 
        lineEnd: { 
            x: 0, 
            y: 250 
        } 
    }; 
} 
 
function getBalloonGradient(ctx, x, y, r, hue) { 
    const grd = ctx.createRadialGradient(x, y, 0, x, y, r); 
    grd.addColorStop(0, 'hsla(' + hue + ', 100%, 65%, .95)'); 
    grd.addColorStop(0.4, 'hsla(' + hue + ', 100%, 45%, .85)'); 
    grd.addColorStop(1, 'hsla(' + hue + ', 100%, 25%, .80)'); 
    return grd; 
}