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canvas（二）-动画（2d）

ds 2025/9/6 9:28:01

<canvas> 动画是通过 JavaScript 动态更新画布内容来实现的。它利用 requestAnimationFrame 方法实现平滑的动画效果，适用于游戏、数据可视化、交互式图形等场景。真的需要数据可视化等场景使用，还是直接引入外部模型还原度比较高，但同时无论哪种，都对设备有基本的要求。

1. 动画的基本概念

(1) 动画原理

逐帧绘制：动画是通过在每一帧中清除画布并重新绘制内容来实现的。
时间控制：通过 requestAnimationFrame 控制动画的帧率，确保动画流畅。
状态更新：在每一帧中更新图形的位置、大小、颜色等属性。

(2) 关键点

清除画布：使用 clearRect 清除上一帧的内容。
更新状态：根据时间或用户输入更新图形属性。
重新绘制：在每一帧中重新绘制图形。

2. 动画的实现步骤

(1) 初始化画布

const canvas = document.getElementById('myCanvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');

(2) 定义动画状态

let x = 0; // 图形的初始位置
const speed = 2; // 移动速度

(3) 绘制函数

function draw() {ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); // 清除画布ctx.fillRect(x, 50, 100, 50); // 绘制图形x += speed; // 更新位置requestAnimationFrame(draw); // 循环调用
}

(4) 启动动画

draw();

3. 动画的用法

(1) 简单动画

示例：一个矩形从左向右移动。

let x = 0;function draw() {ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);ctx.fillRect(x, 50, 100, 50);x += 2;requestAnimationFrame(draw);
}draw();

(2) 复杂动画

示例：多个图形同时运动。

let x1 = 0, x2 = 0;function draw() {ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);ctx.fillRect(x1, 50, 100, 50); // 矩形1ctx.fillRect(x2, 150, 100, 50); // 矩形2x1 += 2;x2 += 1;requestAnimationFrame(draw);
}draw();

(3) 交互式动画

示例：根据鼠标点击位置绘制图形。

canvas.addEventListener('click', (event) => {const x = event.offsetX;const y = event.offsetY;ctx.fillRect(x, y, 10, 10);
});

4. 动画的难点

(1) 性能优化

问题：复杂的动画可能导致性能下降，尤其是在低性能设备上。
解决方案：
- 减少绘制操作：只绘制变化的部分，避免全屏清除。
- 使用离屏画布：将静态内容绘制到离屏画布，减少重复绘制。
- 优化算法：避免复杂的计算和频繁的状态更新。

(2) 时间控制

问题：动画的帧率可能因设备性能不同而变化，导致动画速度不一致。

解决方案：

使用时间戳：根据时间差计算动画状态，确保动画速度一致。

示例：

let lastTime = 0;function draw(timestamp) {const deltaTime = timestamp - lastTime;lastTime = timestamp;ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);x += (speed * deltaTime) / 16; // 16ms 为基准帧率ctx.fillRect(x, 50, 100, 50);requestAnimationFrame(draw);
}draw();

(3) 复杂动画的实现

问题：实现复杂的动画（如物理效果、路径动画）需要较高的编程技巧。
解决方案：
- 使用动画库：如 GSAP、anime.js 等，简化复杂动画的实现。
- 分步实现：将复杂动画拆分为多个简单动画，逐步实现。

(4) 事件与动画的协调

问题：用户事件（如点击、拖拽）与动画的协调可能导致冲突。

解决方案：

使用状态管理：通过变量记录动画状态，确保事件与动画的协调。

示例：

let isAnimating = false;canvas.addEventListener('click', () => {if (!isAnimating) {isAnimating = true;animate();}
});function animate() {ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);x += speed;ctx.fillRect(x, 50, 100, 50);if (x < canvas.width) {requestAnimationFrame(animate);} else {isAnimating = false;}
}