用canvas实现一个大气球送给你

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

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）

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. 
   
2. 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；
   
3. 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；
   
4. 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;

}