javascript - 炫酷粒子表白 | 听说女神都想谈恋爱了！ - 个人文章

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最近听女神说想谈恋爱了，✧(≖ ◡ ≖) 嘿嘿，一定不能放过这个机会，给她来个不一样的表白。

那么咱们就一起来把这个粒子系统玩出花来吧

演示地址：
https://es2049.studio/work-sh...

如何将一系列的粒子组成一句表白呢？

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实现原理其实很简单，Canvas 中有个 getImageData 的方法，可以得到一个矩形范围所有像素点数据。那么我们就试试来获取一个文字的形状吧。

第一步，用 measureText 的方法来计算出文字适当的尺寸和位置。

// 创建一个跟画布等比例的 canvas
const width = 100;
const height = ~~(width * this.height / this.width); // this.width , this.height 说整个画布的尺寸
const offscreenCanvas    =document.createElement('canvas');
const offscreenCanvasCtx    =offscreenCanvas.getContext('2d');
offscreenCanvas.setAttribute('width', width);
offscreenCanvas.setAttribute('height', height);

// 在这离屏 canvas 中将我们想要的文字 textAll 绘制出来后，再计算它合适的尺寸
offscreenCanvasCtx.fillStyle = '#000';
offscreenCanvasCtx.font = 'bold 10px Arial';
constmeasure=offscreenCanvasCtx.measureText(textAll); // 测量文字，用来获取宽度
const size = 0.8;
// 宽高分别达到屏幕0.8时的size

const fSize=Math.min(height * size * 10 / lineHeight, width * size * 10 / measure.width);  // 10像素字体行高 lineHeight=7 magic
offscreenCanvasCtx.font = `bold ${fSize}px Arial`;

// 根据计算后的字体大小，在将文字摆放到适合的位置，文字的坐标起始位置在左下方
const measureResize    =offscreenCanvasCtx.measureText(textAll);
// 文字起始位置在左下方
let left = (width - measureResize.width) / 2;
const bottom=(height + fSize / 10 * lineHeight) / 2;
offscreenCanvasCtx.fillText(textAll, left, bottom);

咱们可以 appendChild 到 body 里看眼

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同学们注意，我要开始变形了 [推眼镜] 。
getImageData 获取的像素数据是一个 Uint8ClampedArray （值是 0 - 255 的数组），4 个数一组分别对应一个像素点的 R G B A 值。我们只需要判断 i * 4 + 3 不为 0 就可以得到需要的字体形状数据了。

// texts 所有的单词分别获取 data ，上文的 textAll 是 texts 加一起
Object.values(texts).forEach(item => {
    offscreenCanvasCtx.clearRect(0, 0, width, height);
    offscreenCanvasCtx.fillText(item.text, left, bottom);
    left += offscreenCanvasCtx.measureText(item.text).width;
    const data = offscreenCanvasCtx.getImageData(0, 0, width, height);
    const points = [];
        // 判断第 i * 4 + 3 位是否为0，获得相对的 x,y 坐标(使用时需乘画布的实际长宽, y 坐标也需要取反向)
    for (let i = 0, max = data.width * data.height; i < max; i++) {
        if (data.data[i * 4 + 3]) {
            points.push({
                x: (i % data.width) / data.width,                
                y: (i / data.width) / data.height
           });
       }
   }
        // 保存到一个对象，用于后面的绘制
    geometry.push({
        color: item.hsla,        
        points
    });
})

制定场景，绘制图形

文字图形的获取方式以及搞定了，那么咱们就可以把内容整体输出了。咱们定义一个简单的脚本格式。

// hsla 格式方便以后做色彩变化的扩展
const color1 = {h:197,s:'100%',l:'50%',a:'80%'};
const color2 = {h:197,s:'100%',l:'50%',a:'80%'};
// lifeTime 祯数
const Actions = [
    {lifeTime:60,text:[{text:3,hsla:color1}]},   
    {lifeTime:60,text:[{text:2,hsla:color1}]},  
    {lifeTime:60,text:[{text:1,hsla:color1}], 
    {lifeTime:120,text:[     
        {text:'I',hsla:color1},
        {text:'❤️',hsla:color2},
        {text:'Y',hsla:color1},
        {text:'O',hsla:color1},  
        {text:'U',hsla:color1}
   ]},
];

根据预设的脚本解析出每个场景的图形，加一个 tick 判断是否到了 lifeTime 切换到下一个图形重新绘制图形。

function draw() {
    this.tick++;
    if (this.tick >= this.actions[this.actionIndex].lifeTime) {
        this.nextAction();
   }
    this.clear();    
    this.renderParticles(); // 绘制点    
    this.raf = requestAnimationFrame(this.draw);
}

    function nextAction() {
        ....//切换场景 balabala..
        this.setParticle(); // 随机将点设置到之前得到的 action.geometry.points 上
    }

这样咱们基本的功能已经完成了。

能不能再给力一点

说好的粒子系统，现在只是 context.arc 简单的画了一点。那咱们就来加个粒子系统吧。

class PARTICLE {
    // x,y,z 为当前的坐标，vx,vy,vz 则是3个方向的速度
    constructor(center) {
        this.center = center; 
        this.x = 0;
        this.y = 0;        
        this.z = 0;        
        this.vx = 0;        
        this.vy = 0;        
        this.vz = 0;
   }
    // 设置这些粒子需要运动到的终点(下一个位置)
    setAxis(axis) {
        this.nextX = axis.x;        
        this.nextY = axis.y;        
        this.nextZ = axis.z;        
        this.color = axis.color;
   }
    step() {
        // 弹力模型 距离目标越远速度越快
        this.vx += (this.nextX - this.x) * SPRING;
        this.vy += (this.nextY - this.y) * SPRING;
        this.vz += (this.nextZ - this.z) * SPRING;
            // 摩擦系数 让粒子可以趋向稳定
       this.vx *= FRICTION;
       this.vy *= FRICTION;
       this.vz *= FRICTION;
        
        this.x += this.vx;        
        this.y += this.vy;        
        this.z += this.vz;
   }
    getAxis2D() {
        this.step();
        // 3D 坐标下的 2D 偏移，暂且只考虑位置，不考虑大小变化
        const scale = FOCUS_POSITION / (FOCUS_POSITION + this.z);
        return {
            x: this.center.x + (this.x * scale),
            y: this.center.y - (this.y * scale),
       };
   }
}

大功告成！

既然是 3D 的粒子，其实这上面还有不是文章可做，同学们可以发挥想象力来点更酷炫的。

还有什么好玩的

上面是将粒子摆成文字。那咱们当然也可以直接写公式摆出个造型。

// Actions 中用 func 代替 texts
{
    lifeTime: 100,
    func: (radius) => {
        const i = Math.random() * 1200;
        let x = (i - 1200 / 2) / 300;
        let y = Math.sqrt(Math.abs(x)) - Math.sqrt(Math.cos(x)) * Math.cos(30 * x);
        return {
        x: x * radius / 2,
        y: y * radius / 2,
        z: ~~(Math.random() * 30),
        color: color3
       };
   }
}

再把刚才文字转换形状的方法用一下

{
    lifeTime: Infinity,
        func: (width, height) => {
            if(!points.length){
                const img = document.getElementById("tulip");
                    constoffscreenCanvas = document.createElement('canvas');
                    constoffscreenCanvasCtx = offscreenCanvas.getContext('2d');

                const imgWidth = 200;
                const imgHeight = 200;
                offscreenCanvas.setAttribute('width', imgWidth);
                offscreenCanvas.setAttribute('height', imgHeight);
                offscreenCanvasCtx.drawImage( img, 0, 0, imgWidth, imgHeight);
                let imgData=offscreenCanvasCtx.getImageData( 0, 0, imgWidth, imgHeight);
                for ( let i = 0, max = imgData.width * imgData.height; i < max; i++) {
                    if (imgData.data[i * 4 + 3]) {
                        points.push({
                            x: (i % imgData.width) / imgData.width,
                            y: (i / imgData.width) / imgData.height
                       });
                   }
               }
           }

            
    const p= points[~~(Math.random() * points.length)]
            const radius = Math.min(width * 0.8, height * 0.8);
            return {
                    x: p.x * radius - radius / 2,
                    y: (1 - p.y) * radius - radius / 2,
                    z: ~~(Math.random() * 30),
                    color: color3
           };
       }
}

完美 ?

然后咱也可以用 drawImage 绘制图片来代替 arc 画点。
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等等！！前面的效果总觉得哪里不对劲，好像有些卡。

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优化小提示

1、分层。如果还需要增加一些其他的内容到 Canvas 中的话，可以考虑拆出多个 Canvas 来做。

2、减少属性设置。包括 lineWidth、fillStyle 等等。Canvas 上下文是很复杂的一个对象，当你调它的一些属性设置时消耗的性能还是不少的。arc 之类的画图方法也要减少。

3、离屏绘制。不用 arc 画点，要怎么办。上面的延迟其实就是每次画点时都调用了一遍 fillStyle、arc。但是当我们绘制图片 drawImage 时，性能明显会好上很多。drawImage 除了直接绘图片外，还能绘制另一个 Canvas，所以我们提前将这些点画到一个不在屏幕上的 Canvas 里就可以了。

4、减少 js 计算，避免堵塞进程，可以使用 web worker。当然咱们目前的计算完全用不上这个

我这使用了 3000 个粒子，对比下使用离屏绘制前后的帧率。
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