Canvas如何绘制爱心动画

这是我参与8月更文挑战的第2天，活动详情查看：8月更文挑战

前言

世上有两样东西不可直视，一是太阳，二是人心。 ——东野圭吾《白夜行》

介绍

七夕将至，今天就介绍给大家如何绘制一个心形动画！！保证你的女神看完神魂颠倒！！！

Canvas如何绘制爱心动画

如何绘制心型

1.笛卡尔心形

这里先给大家讲一个故事，很久很久以前，数学家笛卡儿曾流落到瑞典，邂逅了美丽的瑞典公主克里斯蒂娜。笛卡儿发现克里斯蒂娜公主聪明伶俐，便做起了公主的数学老师，于是二人完全沉浸在了数学的世界中。国王知道后，认为笛卡儿配不上自己的女儿，不但强行拆散了他们，还没收了之后笛卡儿写给公主的所有信件。后来，笛卡儿染上黑死病，在临死前给公主寄去了最后一封信，信中只有一行字：舔狗舔狗一无所有！哦哦，不是这句，其实信中只有一句公式：r=a(1-sinθ)。最后，这句公式落到公主手上，公主在纸上建立了极坐标系，用笔在上面描下方程的点，终于解开了这行字的秘密——这就是美丽的心形线。

const canvas = document.createElement("canvas");
let w = canvas.width = 800;
let h = canvas.height = 600;
let ctx = canvas.getContext("2d");
let a = 72;
ctx.save();
ctx.fillStyle = "#f23232";
ctx.translate(w/2, h/2);
ctx.scale(1, -1);
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, 0);
let r = 0, x = 0, y = 0;
for (let i = -5; i < 360; i++) {
    r = a * (1 - Math.sin(i * Math.PI / 180));
    x = r * Math.cos(i * Math.PI / 180);
    y = r * Math.sin(i * Math.PI / 180);
    ctx.lineTo(x, y);
}
ctx.fill();
ctx.closePath();
ctx.restore();
document.body.appendChild(canvas);

Canvas如何绘制爱心动画

2.双椭圆心形

虽然笛卡尔的故事很浪漫，它也是标准的心形曲线，但是确实不符合审美标准。所以有了另外一种心形曲线。

const canvas = document.createElement("canvas");
let w = canvas.width = 800;
let h = canvas.height = 600;
let ctx = canvas.getContext("2d");
ctx.save();
ctx.beginPath();
ctx.fillStyle = "#f23232";
ctx.translate(w/2, h/2);
ctx.rotate(Math.PI)
let r = 0, a = 20, start = 0, end = 0;
for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    start += Math.PI * 2 / 1000;
    end = start + Math.PI * 2 / 1000;
    r = a * Math.sqrt(225 / (17 - 16 * Math.sin(start) * Math.sqrt(Math.cos(start) ** 2)));
    ctx.arc(0, 0, r, start, end, false);
}
ctx.fill();
ctx.closePath();
ctx.restore();
document.body.appendChild(canvas);

Canvas如何绘制爱心动画

3.完美心形

双椭圆心形是在转折的地方还不够平滑，依然缺乏部分美感，出现一直完美的心形曲线。

const canvas = document.createElement("canvas");
let w = canvas.width = 800;
let h = canvas.height = 600;
let ctx = canvas.getContext("2d");
ctx.save();
ctx.beginPath();
ctx.fillStyle = "#f23232";
ctx.translate(w/2, h/2);
ctx.scale(1,-1);
ctx.moveTo(0,0);
let angle=0,x=0,y=0,a=6;
for (let i = 0; i < 30; i+=0.2) {
    angle = i / Math.PI;
    x = a * (16*Math.sin(angle)**3);
    y = a * (13*Math.cos(angle)-5*Math.cos(2*angle)-2*Math.cos(3*angle)-Math.cos(4*angle));
    ctx.lineTo(x,y);
}
ctx.fill();
ctx.closePath();
ctx.restore();
document.body.appendChild(canvas);

Canvas如何绘制爱心动画

心形动画

1.基础结构

<style>
    *{
        padding: 0;
        margin: 0;
    }
    html,body{
        width: 100%;
        height: 100vh;
        overflow: hidden;
    }
    #canvas{
        width: 100%;
        height: 100%;
    }
</style>
<canvas id="canvas"></canvas>
<script type="module" src="./app.js"></script>

/*app.js*/
import Heart from "./js/heart.js"
window.onLoad = new Heart().init();

/*heart.js*/
class Heart {
  constructor(optoins) {}
  init() {}
  render() {}
  reset() {}
}
export default Heart;

这里我们把基础结构先写出来，利用module模式来导入模块，接下来来我们集中精力写heart.js就行了。

2.定义传参

我们首先要分析都需要什么参数，什么参数是可以从外界传递过来的，什么是自己本身的。

我们着手写constructor，不多说先看代码：

constructor(optoins) {
    this.backgroundColor = "black";   // 背景色
    this.strokeColor = "white";       // 前景色
    this.lineWidth = 2;               // 线宽
    this.step = 20;                   // 线段间隔
    Object.assign(this, optoins);
    this.canvas = null;               // 画布
    this.ctx = null;                  // 环境
    this.w = 0;                       // 画布宽度
    this.h = 0;                       // 画布高度
    this.offset = 0;                  // 频率修正值
    this.imageBuffer = [];            // 图像buffer信息
  }

首先，我们定义背景色backgroundColor，前景色strokeColor，线宽lineWidth，线段间隔step这四个属性可以通过外界传入进行浅拷贝从而改变其参数值。经过分析我们要画心形肯定要有写出一套心形数据存储起来，这里imageBuffer就是来收集生成的心形数据的容器。

3.初始化

init() {
    this.canvas = document.getElementById("canvas");
    this.ctx = this.canvas.getContext("2d");
    window.addEventListener("resize", this.reset.bind(this));
    this.reset();
    this.render();
}

reset() {
    const {strokeColor, lineWidth} = this;
    this.w = this.canvas.width = window.innerWidth;
    this.h = this.canvas.height = window.innerHeight;
    this.ctx.strokeStyle = strokeColor;
    this.ctx.lineWidth = lineWidth;
    this._storeHeartInBuffer();
}

这里，初始化先获取到画布容器定义环境，监听屏幕改变事件。宽高等一些参数可能随着屏幕变化而变化，我就直接放到reset方法里面，初始化直接调用他首次获取到。另外，我也要获取屏幕改变后的imageBuffer信息，同样，我们要再获取一遍。

4.绘制心形

我这里要绘制的肯定是一个符合美感的完美心形，就利用刚刚的心形曲线公式来绘制。

_storeHeartInBuffer() {
    const {ctx, w, h} = this;
    ctx.beginPath();
    for (let angle = 0; angle < Math.PI * 2; angle += 0.01) {
        let r = Math.min(w, h) * 0.025;
        let x = r * 16 * Math.pow(Math.sin(angle), 3);
        let y = -r * (13 * Math.cos(angle) - 5 * Math.cos(2 * angle) - 2 * Math.cos(3 * angle) - Math.cos(4 * angle));
        ctx.lineTo(w / 2 + x, h * 0.45 + y);
    }
    ctx.fill();

    let image = ctx.getImageData(0, 0, w, h);
    this.imageBuffer = new Uint32Array(image.data.buffer);
}

不过，这次我们绘制不是让他展示出来而是通过getImageData拿到他信息从而转化成数组方便提取信。

5.渲染背景与线

render(delta) {
    const {w, h, render} = this;
    requestAnimationFrame(render.bind(this));
    this.ctx.fillRect(0, 0, w, h);
    this.offset = delta / 25;
    this._drawBackground();
    this._drawHeartLines();
}

requestAnimationFrame去做实时的渲染更新。这里定义好执行绘制背景与线段的方法。接下来，就终于到了主绘制逻辑了！

_drawBackground() {
    const {ctx, w, h, backgroundColor} = this;
    ctx.save();
    ctx.fillStyle = backgroundColor;
    ctx.fillRect(0, 0, w, h);
    ctx.restore();
}

_drawHeartLines() {
    const {h, step} = this;
    for (let y = 0; y < h; y += step) {
        this._drawHeartLine(y + this.offset % step);
    }
}

_drawHeartLine(y) {
    const {ctx, w, imageBuffer, step} = this;
    ctx.beginPath();
    let _y;
    for (let x = 0; x < w; x += 1) {
        if (imageBuffer[Math.floor(y) * w + x]) {
            _y = y + step / 2;
        } else {
            _y = y;
        }
        ctx.lineTo(x, _y);
    }
    ctx.stroke();
}