Canvas中颜色过渡动画效果的实现

这篇文章发布于 2018年07月22日,星期日,21:14,归类于 Canvas相关。 阅读 2134 次, 今日 1 次 3 条评论

 

一、关于颜色动画的前言

canvas颜色过渡处理缩略图

在CSS3中,我们要想实现从A颜色到B颜色的过渡效果,是相当容易的,只要指定起止颜色,配合transition过渡或者animation动画都可以时间我们想要的效果。

但是,在<canvas>中却没有这么简单,因为<canvas>本质上是一个静态画布,要想实现颜色变化,需要JS去不断绘制,实现起来要比CSS实现麻烦很多。再加上颜色值本身就不一定是纯粹的数值,更增加了我们实现的难度。

本文就将通过多个案例,逐步深入,介绍一些在Canvas中的颜色处理技巧,有些技巧说不定会让你大开眼界。

二、Canvas颜色动画硬实现

所谓“硬实现”,就是不通过“奇巧淫技”,按照正常逻辑,一条路走到底的实现方式。

例如,我们要在<canvas>中实现一个蓝色到红色的动画效果,思路如下:

  1. 获取蓝色和红色的RGB色值;
  2. 使用定时器,配合运动算法,R,G,B数值同时变化产生变色。

具体如何实现,可以参见这个案例。您可以狠狠地点击这里:颜色数值变化下的颜色动画demo

实现的效果如下GIF截图(上面是Canvas实现,下面是CSS3实现,方便效果对比):

硬实现的canvas颜色变化

完整JS代码如下:

var canvas = document.getElementById('canvas');
var context = canvas.getContext('2d');
var width = canvas.width, height = canvas.height;
// 动画执行的帧数
var start = 0, frames = 200;
// 过渡颜色 蓝色 到 红色
var from = [0, 0, 255];
var to = [255, 0, 0];
// 动画算法,这里使用Cubic.easeOut算法
var cubicEaseOut = function(t, b, c, d) {
    return c * ((t = t/d - 1) * t * t + 1) + b;
};
// 绘制方法
var draw = function () {
    context.clearRect(0, 0, width, height);
    // 计算此时r, g, b数值
    var r = cubicEaseOut(start, from[0], to[0] - from[0], frames);
    var g = cubicEaseOut(start, from[1], to[1] - from[1], frames);
    var b = cubicEaseOut(start, from[2], to[2] - from[2], frames);
    // 可以确定色值
    context.fillStyle = 'rgb('+ [r, g, b].join() +')';
    context.arc(width / 2, height / 2, height / 2, 0, 2 * Math.PI);
    context.fill();
    // 持续变化
    start++;
    if (start <= frames) {
        requestAnimationFrame(draw);    
    }
};
draw();

“硬实现”的局限所在

“硬实现”虽然基本效果有了,但是也存在一些局限,主要就是我们前后变化的色值不一定正好就是RGB颜色,可能是#RRGGBB这种十六进制色值,或者hsl颜色,这个还好,我们可以色值转换下(转换方法参见“HEX十六进制与RGB, HSL颜色的相互转换”这篇文章);还有可能颜色是半透明的RGBA或者HSLA颜色,这么也还行,咬咬牙,也可以实现,不就是多一个透明度变化的数值参数嘛;然而,最怕的就是色值是147个颜色关键字之一,例如请实现bluered的效果。是不是只能望码兴叹了。

色值转换麻烦,关键字变化无能为力,有没有什么技巧可以一次性搞定呢?有!

三、任意颜色转RGB色值技巧

所有web浏览器有这么一个特性,当我们使用getComputedStyle原生接口去获取DOM元素的色值的时候,返回的全部都是RGB色值或者RGBA色值。

举个例子,如下JavaScript代码:

var div = document.createElement('div');
div.style.color = 'red';
document.body.appendChild(div);
console.log(window.getComputedStyle(div).color);

结果是:rgb(255, 0, 0)

并不是'red'

色值转RGB

于是,借助浏览器特性,无论什么颜色值,想要在canvas中有动画效果,都不成问题了。我们可以封装一个任意色值转RGBA颜色的方法,如下:

/**
* 任意颜色转RGBA方法
*/
var toRGBA = function (color) {
    // 创建div元素并设置颜色
    var div = document.createElement('div');
    div.style.color = color;
    document.body.appendChild(div);
    // 返回计算后的颜色值
    var cssColor = window.getComputedStyle(div).color;
    // div元素移除
    document.body.removeChild(div);
    // 如果是RGB颜色,则转换成RGBA表示
    var arrRGBA = cssColor.match(/\d+/g);
    if (arrRGBA.length == 3) {
        arrRGBA.push(1);
    }
    // 每一项转换成数值类型
    return arrRGBA.map(function (value) {
        return value * 1;
    });
};

于是乎,关键字色值的转换效果实现也不在话下了,您可以狠狠地点击这里:canvas任意色值下的过渡动画demo

实现的是深天空蓝'deepskyblue'到佩奇粉'deeppink'颜色动画效果,如下GIF示意:

canvas关键字颜色过渡效果

JavaScript代码如下:

var canvas = document.getElementById('canvas');
var context = canvas.getContext('2d');
var width = canvas.width, height = canvas.height;
// 动画执行的帧数
var start = 0, frames = 200;
// 过渡颜色 天空蓝 到 佩奇粉
var from = toRGBA('deepskyblue');
var to = toRGBA('deeppink');
// 动画算法,这里使用Cubic.easeOut算法
var cubicEaseOut = function(t, b, c, d) {
    return c * ((t = t/d - 1) * t * t + 1) + b;
};
// 绘制方法
var draw = function () {
    context.clearRect(0, 0, width, height);
    // 计算此时r, g, b, a数值
    var r = cubicEaseOut(start, from[0], to[0] - from[0], frames);
    var g = cubicEaseOut(start, from[1], to[1] - from[1], frames);
    var b = cubicEaseOut(start, from[2], to[2] - from[2], frames);
    var a = cubicEaseOut(start, from[3], to[3] - from[3], frames);
    // 可以确定色值
    context.fillStyle = 'rgba('+ [r, g, b, a].join() +')';
    context.arc(width / 2, height / 2, height / 2, 0, 2 * Math.PI);
    context.fill();
    // 持续变化
    start++;
    if (start <= frames) {
        requestAnimationFrame(draw);    
    }
};
draw();

依然存在的局限

目前Canvas中从A色到B色的过渡动画效果已经可以实现了,但是,如果我们的颜色变化是丰富的有层次的,则我们的实现又变得麻烦了。

例如,要实现红橙黄绿青蓝紫7色渐变,且每种过渡所占时间都不一样,该怎么办?

如果是CSS3实现,则很简单,定义一个animation动画就可以,类似这样:

@keyframes color {
    0% { background-color: red; }
    7% { background-color: orange; }
   17% { background-color: yellow; }
   22% { background-color: green; }
   42% { background-color: cyan; }
   82% { background-color: blue; }
   90% { background-color: purple; }	
}

如果要在Canvas中实现,我去,不敢想象,代码估计会很啰嗦。有没有什么简单取巧的方法实现复杂颜色动画效果呢?有!

四、借助CSS3实现复杂canvas动画

无论是CSS3 transition过渡或者animation动画,我们都可以使用JS实时返回当前动画中的颜色值等CSS属性值,于是,我们根本就不需要在Canvas中“硬实现”动画效果,直接把DOM中的变化量实时赋值就好了。

您可以狠狠地点击这里:借助CSS3 animation实现canvas颜色动画demo

效果如下GIF:

canvas七彩颜色动画

我们的DOM元素(下JS代码中的eleShape)应用CSS3动画:

.shape.active {
    animation: color 3.33s both;	
}

JS代码就简单多了,实时色值一致即可:

// CSS3动画元素
var eleShape = document.getElementById('shape');
// Canvas元素
var canvas = document.getElementById('canvas');
var context = canvas.getContext('2d');
var width = canvas.width, height = canvas.height;
// 绘制方法
var draw = function () {
    context.clearRect(0, 0, width, height);
    // 可以确定色值
    context.fillStyle = window.getComputedStyle(eleShape).backgroundColor;
    context.arc(width / 2, height / 2, height / 2, 0, 2 * Math.PI);
    context.fill();
    // 持续变化
    requestAnimationFrame(draw);
};
draw();

最关键的其实就是上面红色高亮的那一行JS代码,也就是Canvas中的圆圈的填充色等于此刻DOM元素背景色即可!

同理,本文展示的头两个案例也可以使用这种方法实现我们想要的Canvas动画效果,省去了计算、还有转换这些累心烦人的操作,真正意义上的人人都可以上手,只要你会一点CSS动画即可。

五、进一步扩展

其实不仅仅是颜色变化,其他变化,例如位移,缩放等都可以通过DOM+CSS3动画“移花接木”实现,我们可以新建一个和<canvas>尺寸一样大的容器,里面DOM进行CSS3过渡或动画,Canvas中的图形与之实时匹配,例如x, y匹配DOM元素的left, top定位值;至于缩放效果,Canvas中的图形的宽高尺寸实时等同于DOM元素的可视尺寸即可。

只不过从性价比上而言,颜色是是最高,因为颜色值有N多种表示方法,而不仅仅是一个单纯的数值,借助DOM特性实现相当于踩在了浏览器的肩膀上,很多工作浏览器已经帮我们完成了,我们工作会轻松很多。

再扯点远的

知道技术细节有什么用?

无论是jQuery的$().css()方法还是这里的getComputedStyle返回的色值都是RGB或RGBA,想必这个很多人都没注意到,更不知道兼容性是怎样的。实际上兼容性非常好,所有浏览器行为都一致。大多数时候,99.9%的时候,知道这个技术细节是没什么用的,因为获取颜色再赋值颜色,管他HEX,HSL还是RGB,效果都能正常显示。

但是,应用场景千千万,类似本文Canvas要实现颜色关键字的动画效果,如果不清楚浏览器有API天然转换,那可真是寸步难行了,估计要建一个偌大的color关键字rgb色值映射表,呵呵,那方向就走错了!

所以,掌握技术细节,尤其是大量的事无巨细的技术细节,可以在关键时刻给你提供更多的技术实现思路,可以保证你的技术实现几乎最佳,可以少走弯路,有不一样的技术创造力,这个可是别人无法超越的技术竞争力所在。

补充于1小时后
微博达人@王集鹄提供了另外一种Canvas关键字色值动画实现思路,挺好的,大家可以学习下。

就是利用 Canvas 的线性渐变生成渐变色的调色板,然后就能兼顾性能和颜色字面量的解析。

代码实现主要部分截图:

调色板核心代码截图

在线demo点击这里


感谢阅读,重要的是实现思路,欢迎交流!

(本篇完)

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发表评论(目前3 条评论)

  1. manguo说道:

    又大大的学习了,编程思想很重要

  2. Eric Time说道:

    不知道有没有人发现 canvas 和 css 画出来的颜色不一样。。。。