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：
- 实现球体部分；
- 实现气球口子部分；
- 实现气球的线部分；
- 进行颜色填充；
- 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：
- 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；
- 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；
- 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; }
