HTML5边玩边学（7）：动画初步 之 飞舞的精灵

 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：

基本动画 <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>

{{{{ 你的浏览器不支持 Canvas 标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器
帧数：
每次移动距离：
}}}}

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：

重新组织代码 <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>

{{{{ 你的浏览器不支持 Canvas 标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器
}}}}

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。

精灵登场 <canvas id="canvas3" width="250" height="300" style="background-color:black">
    你的浏览器不支持 &lt;canvas&gt;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>

{{{ 你的浏览器不支持 <canvas>标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器
帧数：
速度：
比例：
}}}

//==========================================