HTML5边玩边学（7）：动画初步 之 飞舞的精灵
一、为什么选择 HTML5
HTML5 边玩边学算上这篇已经是第七篇了，在这篇开始之前，我想先说明一下为什么叫“HTML5”边玩边学，因为有人对 HTML5 提出质疑，毕竟他是一个新生事物。我承认我用 HTML5 来吸引眼球了，如果看过边玩边学系列的每一篇，你会发现前六篇文章内容的和 HTML5 关系不是太大，真正的内容其实是 2D 图形图像编程的学习笔记。
如果我们想学习 2D 编程，其实可供选择的编程环境数不胜数：MFC、Delphi都有图形图像处理功能(即GDI),Java、.Net 更不用说了，如果你支持开源，GTK、QT、wxPython 也是不错的选择，Flash 更是拿手好戏，甚至几个流行的只能手机平台应该也有 2D 模块。
如果你选择了上面任何一款编程环境学习 2D 编程，你会发现他们的内容基本上是一样的：线型、填充、颜色、渐变、图像、组合、裁剪区、变形等等，甚至连函数名很多都是一摸一样，毕竟他们的理论基础都是图形学。
搞清楚我们真正想学习什么以后，其实编程环境只是个工具而已，我们根据个人喜好，选择最方便的一款来使用。其实我更青睐 Python 编程环境，只是如果我用了Python，估计跟我交流的人就不会太多了，大家机器里安装 Python 运行时的估计不会太多。
那么为什么选择 HTML5 而不是其他呢？首先，Javascript 语法简洁灵活，相应的函数库小巧但是够用， HTML5 Canvas 标签的 2D 表现能力也达到了要求，Chrome 浏览器的运行速度让人满意。除此之外，我们不用安装笨重的集成开发环境，不需要安装运行时，我们只需要一个加强功能的记事本、一个浏览器就可以去实践我们的想法，并且直接将效果呈现在网络上。我们只是发表文章同其他人分享自己的想法而已，至于平台、框架、语言特性，这些无关的东西当然牵扯的越少越好，这就是我选择 HTML5 的原因。
所以，请大家不要误解了标题的含义：这个系列并不是 HTML5 的学习笔记，而只是用 HTML5 来展现一些知识内容而已，你更多关注的应该是知识和内容本身，你可以在任何其他一款编程环境下再现他们。
二、动画初步
动画就是一系列连续的画面按顺序呈现出来而已，只是，在电影电视中，这些画面实现已经被准备好了，而在电脑程序中，我们见到每一瞬间的画面都是即时绘制的，大体流程可以表述如下：
a、轻微改变图形的数据（坐标、形状、颜色等等）
b、清空画布
c、绘制图形
d、回到步骤 a
当然，这里只是给出了一个最简单的流程框架，要实现复杂的动画可能还要考虑更多的问题，比如局部清除、碰撞检测之类的。
另外，绘制过程中有两个速度需要控制：
第一个是绘制速度，即每秒钟绘制多少次（帧），或者也可以这样说，每一帧暂停多少时间。如果你的动画每一帧都是一个样子，只是位置不同，这个速度影响不大。
第二个图形移动的速度。
所以，千万不要把这两个速度搞混了，绘制的越快，只能代表动画更流畅，但并不代表你的图像移动的更快。
使用 HTML5 绘制动画基本上就是上面这个流程，只是你还需要注意两点：
1、为了方便绘制的图形，我们经常会改变上下文对象的的状态，所以在绘制图形前后，千万别忘了保存和恢复状态，如果你不太了解状态是什么，请看前面的一篇文章《HTML5边玩边学（6）：汽车人，变形......》
2、我们需要将整个绘制动作放到定时器里面，否则整个浏览器将失去响应。Javascript 有两个定时器方法，分别是：
setInterval(code,millisec) 和 setTimeout(code,millisec)
这两个方法我就介绍了，可以去 Google 相关的资料。
下面我们给出一个上下移动方块的小动画，当遇到顶部或者底部时，会改变方向。代码如下：
<canvas id="canvas1" width="250" height="300" style="background-color:black">
你的浏览器不支持 Canvas 标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器
</canvas><br/>
帧数：<input id="txt1" type="text" value="25"/><br/>
每次移动距离：<input type="text" id="txt2" value="10"/><br/>
<input type="button" value="开始" onclick="move_box()"/>
<input type="button" value="暂停" onclick="stop()"/>
<script type="text/javascript">
//定时器
var interval=null;
//停止动画
function stop(){
clearInterval(interval);
}
//===================================================================
//基本动画
//====================================================================
function move_box(){
//停止动画
stop();
//移动速度
var delta=parseInt(document.getElementById('txt1').value);
//每秒绘制多少次
var fps=parseInt(document.getElementById('txt2').value);
//画布对象
var canvas=document.getElementById("canvas1")
//获取上下文对象
var ctx = canvas.getContext("2d");
//设置颜色
ctx.fillStyle="red";
//方块的初始位置
var x=100;var y=50;
//方块的长度和宽度
var w=30;var h=30;
//开始动画
interval = setInterval(function(){
//改变 y 坐标
y=y+delta;
//上边缘检测
if(y<0){
y=0;
delta=-delta;
}
//下边缘检测
if((y+h)>canvas.getAttribute("height")){
y=canvas.getAttribute("height")-h;
delta=-delta;
}
//清空画布
ctx.clearRect(0,0,canvas.getAttribute("width"),canvas.getAttribute("height"));
//保存状态
ctx.save();
//移动坐标
ctx.translate(x,y);
//重新绘制
ctx.fillRect(0,0,w,h);
//恢复状态
ctx.restore();
},1000/fps);
}
</script>
三、重新组织代码
上面的代码能正常工作了，但是存在很多问题，主要有以下几点：
1、计算方块位置的代码和绘制方块的代码混杂一起，即逻辑和视图混杂，基本上不能扩展了
2、代码没办法复用，比如我们需要绘制多个不同的方块对象：起始位置、大小、颜色、速度各不相同，每一种情况都需要重写一遍。
下面我们重新组织一下代码，把方块的共同属性抽象出来，组成一个 Box 类，由这个 Box 类负责计算每一帧方块的位置，这样就可以解决上面两个问题了。代码如下：
<canvas id="canvas2" width="250" height="300" style="background-color:black">
你的浏览器不支持 Canvas 标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器
</canvas><br/>
<input type="button" value="开始" onclick="move_box2()"/>
<input type="button" value="暂停" onclick="stop()"/>
<script type="text/javascript">
//定时器
var interval=null;
//停止动画
function stop(){
clearInterval(interval);
}
//===================================================================
//重新组织代码
//====================================================================
//方块的构造函数
function Box(color,x,y,w,h,delta){
this.color=color;
this.x=x;
this.y=y;
this.w=w;
this.h=h;
this.delta=delta;
//三十帧
this.fps=30;
//每一帧的延迟时间
this.delay=1000/this.fps;
//上一次重绘的时间
this.last_update=0;
}
//方块更新
Box.prototype.update=function(canvas){
//获取当前时间
var now=(new Date()).getTime();
//如果达到了延迟时间，则更新数据
if((now-this.last_update)>this.delay){
//改变 y 坐标
this.y=this.y+this.delta;
//上边缘检测
if(this.y<0){
this.y=0;
this.delta=-this.delta;
}
//下边缘检测
if((this.y+this.h)>canvas.getAttribute("height")){
this.y=canvas.getAttribute("height")-this.h;
this.delta=-this.delta;
}
//记下最新一次绘制时间
this.last_update=now;
}
}
function move_box2(){
//停止动画
stop();
//画布对象
var canvas=document.getElementById("canvas2")
//获取上下文对象
var ctx = canvas.getContext("2d");
//清空画布
ctx.clearRect(0,0,canvas.getAttribute("width"),canvas.getAttribute("height"));
//创建多个方块对象
var boxes=[];
boxes[0]= new Box("red",3,2,10,35,2,10);//速度10
boxes[1]= new Box("blue",60,28,44,15,5);//速度20
boxes[2]= new Box("green",130,200,23,18,10);//速度30
boxes[3]= new Box("pink",200,150,35,10,20);//速度40
//开始动画绘制
interval = setInterval(function(){
for(var i=0;i<boxes.length;i++){
//取出一个方块
var box=boxes[i];
//清空这个方块
ctx.clearRect(box.x,box.y,box.w,box.h);
//更新数据
box.update(canvas);
//保存状态
ctx.save();
//设置颜色
ctx.fillStyle=box.color;
//移动坐标
ctx.translate(box.x,box.y);
//重新绘制
ctx.fillRect(0,0,box.w,box.h);
//恢复状态
ctx.restore();
}
},1);//尽可能快的循环
}
</script>
四、精灵登场
据说在很久远的年代，有多远我也不知道，可能是任天堂红白机是哪个年代吧，由于游戏机处理器的计算速度有限，所以专门设置了一个硬件用来处理角色图像的相关数据，这些数据可能包括：
1、计算当前的角色应该绘制哪一帧。上面我们的方块虽然在移动，但是始终都是一个样子；可是在游戏中，一个跑动的精灵，跑动动作是由很多幅连续的图像组成，我们需要知道现在应该绘制其中的哪一幅图像；
2、表现精灵动作的很多幅连续的图像通常是集中放置在一个大图中，我们需要计算当前绘制的那一幅，在大图中处于什么位置，并把它截取出来
上面说到这个硬件，曾经被叫做 Sprite 精灵。现如今，我们的处理器已经十分强大，不再需要 Sprite 这样的辅助硬件，但是这样的功能仍然需要，只不过用软件来实现罢了，所以，我们依然用 Sprite 来称呼游戏中的一个角色。
这里有一幅图像，他描绘了一个小精灵的飞行动作：
下面我们将实现一个 Sprite 类，让他在浏览器里面飞起来。
<canvas id="canvas3" width="250" height="300" style="background-color:black">
你的浏览器不支持 <canvas>标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器
</canvas><br/>
帧数：<input id="txt4" type="text" value="10"/><br/>
速度：<input type="text" id="txt5" value="5"/><br/>
比例：<input type="text" id="txt6" value="2"/><br/>
<input type="button" value="开始" onclick="animate()"/>
<input type="button" value="暂停" onclick="stop()"/>
<script type="text/javascript">
//定时器
var interval=null;
//停止动画
function stop(){
clearInterval(interval);
}
//===================================================================
//精灵登场
//====================================================================
//每一帧在大图中的位置
var frames=[];
frames[0]=[0,4,19,19];
frames[1]=[22,1,24,19];
frames[2]=[49,0,18,17];
frames[3]=[1,32,18,17];
frames[4]=[22,33,24,19];
frames[5]=[49,36,19,19];
//精灵类
function Sprite(dx,dy,delta,fps){
this.dx=dx;
this.dy=dy;
this.fps=fps;
this.delay=1000/fps;
this.last_update=0;
//移动速度
this.delta=-delta;
//帧编号
this.index=0;
//方向
this.dir_left=true;
}
Sprite.prototype.update=function(canvas){
//获取当前时间
var now=(new Date()).getTime();
if((now-this.last_update)>this.delay){
if(this.dir_left){
//方向朝左,只绘制0 1 2帧
if(this.index>2)
this.index=0;
}
else{
//方向朝右,只绘制 3 4 5 帧
if(this.index>5)
this.index=3;
}
//取出当前帧的坐标
this.frame=frames[this.index];
//当前帧在大图中的位置
this.sx=this.frame[0];
this.sy=this.frame[1];
this.sw=this.frame[2];
this.sh=this.frame[3];
//当前帧大小
this.dw=this.frame[2];
this.dh=this.frame[3];
//改变 x 坐标
this.dx=this.dx+this.delta;
//左边缘检测
if(this.dx<0){
this.dx=0;
//转向
this.delta=-this.delta;
this.dir_left=false;
this.index=3;
}
//右边缘检测
if((this.dx+this.dw)>canvas.getAttribute("width")){
this.dx=canvas.getAttribute("width")-this.dw;
//转向
this.delta=-this.delta;
this.dir_left=true;
this.index=0;
}
this.dy=this.dy;//y 不移动
this.index++;
this.last_update=now;
}
}
function animate(){
//停止动画
stop();
//移动速度
var delta=parseInt(document.getElementById('txt4').value);
//每秒绘制多少次
var fps=parseInt(document.getElementById('txt5').value);
//比例
var scale=parseInt(document.getElementById('txt6').value);
//画布对象
var canvas=document.getElementById("canvas3")
//获取上下文对象
var ctx = canvas.getContext("2d");
//清空画布
ctx.clearRect(0,0,canvas.getAttribute("width"),canvas.getAttribute("height"));
var img=new Image();
img.src="http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/myqiao/html5/sprite.gif";
var sprite=new Sprite(120,150,delta,fps);
interval = setInterval(function(){
//清空画布
ctx.clearRect(0,0,canvas.getAttribute("width"),canvas.getAttribute("height"));
//更新数据
sprite.update(canvas);
//保存状态
ctx.save();
//移动坐标
ctx.translate(sprite.dx,sprite.dy);
ctx.scale(scale,scale);
ctx.drawImage(img,sprite.sx,sprite.sy,sprite.sw,sprite.sh,0,0,sprite.dw,sprite.dh);
//恢复状态
ctx.restore();
},1);
}
</script>
