文藝碼農～手把手教你如何繪製一輛會跑車

程式設計師 · 發表 2018-10-22 09:03:07

摘要：手把手教你Canvas如何繪製一輛會跑的車哦～作者：首席填坑官∙蘇南來源： @IT·平頭哥聯盟交流： 912594095 ，本文原創，著作權歸作者所有，轉載請註明原連結及出處。前言靈感來源於...

手把手教你Canvas如何繪製一輛會跑的車哦～

作者： ofollow,noindex">首席填坑官∙蘇南
來源： @IT·平頭哥聯盟
交流： 3608ebc780f9e6ea41e2761f5ec2" target="_blank" rel="nofollow,noindex">912594095 ，本文原創，著作權歸作者所有，轉載請註明原連結及出處。

前言

靈感來源於前些天撿到錢了，就想著是時候給自己買輛車了，工作這麼多年了應該對自己好一點，在網上搜索了一下看到這個車型。其實幾年前是買過一輛的，但是不到一個月就被人偷了，傷心了好久。這次一定鎖好，上三把鎖保證小偷再也偷不走了，於是我拿著錢去買了些益力多，跟同事分享了，心情還是比較愉悅的。—— @IT·平頭哥聯盟，我是 首席填坑官 ∙ 蘇南 (South·Su) ^_ ～

但想來作為一名程式（嗯，還是個菜鳥，專業首席填坑官哦:innocent:），車基本是用不上的啦，為啥？因為有改不完的bug，記得剛畢業那時候最大的夢想是：“撩個妹子攜手仗劍天涯，懲奸除惡、劫富濟貧，快意人生～”，無奈一入IT深似海，從此BUG改不完啊。所以還是多學習吧，這不就學著畫了個車滿足一下自己的心裡安慰，在這裡把大家一起分享一下，唉，有點扯偏了～，大家先來看一下最終的效果圖吧！

每週動畫一點點之canvas會跑的車的繪製,圖片來源於Google搜尋

過程解析：

效果已經看了到，有沒有感覺很牛B？？其實也就一般般啦～，接下來就讓我帶大家一起分解一下它的實現過程吧

canvas 中文名中：畫布，它就跟我們在紙上畫畫一樣，畫某樣東西之前，我們要先學會構思、拆解你要畫的東西，就跟汽車、手機等東西一樣，一個成品都是由很多零件組成的，當你拆解開來，一點點完成再組裝的，就會變的容易的多。

繪製地平線 ：
- 首先我們基於畫布的高度取一定的比例，在底部畫一條線;
- 從觀察動畫，它還有幾個點，這個是用於視差滾動的時候，來欺騙我們的眼睛的，直接一條線肯定再怎麼動也沒有用，點的移動可以形成一個動畫的效果;
- 再加一點修飾，幾個點移動有點太單調了，大家可以想像一下，當你騎車的時候， 車的速度 與周圍的事物、建築、人產生一個交差，那種感覺是很刺激的，那麼我們也來加一點東西，讓動畫看起來更豐富一些，我選擇了三條線，線本身有個漸變過渡的效果，比純色要靈動些動畫看起來更逼真，而且初始它是不在畫布範圍內的，這個點要注意一下;
- 下面的兩張圖，第二張是生成gif工具裡截出來的，它就是動畫的分解，其實 所謂的動畫 ，也是由一張張靜態圖組成，然後快速過渡，讓視覺形成了視差，最後欺騙了大腦，我看見動畫了……
- 知識點 ： lineTo 、 strokeStyle 、 stroke 、 restore 等，這裡不一一講解了，如有不瞭解可自行檢視 w3school API

Pure Canvas Bike - 平頭哥聯盟

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horizon(){
/**
* 輪子的底部，也稱地平線：
1.清除畫布
2.畫一條直線，且高度6px
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*/

this.wheelPos = [];
this.ctx.save();
this.ctx.clearRect(0, 0, this.canvasW, this.canvasH);

let horizonX = 0,horizonY = this.canvasH-100;
this.ctx.beginPath();
this.ctx.strokeStyle = this.color;
this.ctx.lineWidth=6;
this.ctx.moveTo(horizonX,horizonY);
this.ctx.lineTo(this.canvasW,horizonY);
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();

Array.from({length:5}).map((k,v)=>{
let dotProportion = (this.canvasW*0.49)*v-this.oneCent;
this.wheelPos.push({x:dotProportion,y:horizonY-this.wheelRadius});
let startX = dotProportion-(this.animateNum*2); //用於動畫滾動移動
this.ctx.beginPath();
this.ctx.strokeStyle = "#f9f8ef";
this.ctx.lineWidth=6;
this.ctx.moveTo(startX,horizonY);
this.ctx.lineTo(startX+5,horizonY);
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();
});
this.ctx.restore();
this.shuttle();
// this.wheel();
}
shuttle(){
/**
* 畫幾根橫線，有點視差，感覺騎車在飛速穿梭的感覺：
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*/
let shuttleX = this.canvasW+100,
shuttleY = this.canvasH/6;
let shuttleW = shuttleX+100;
[0,40,0].map((k,v)=>{
let random = Math.random()+2;
let x = shuttleX+k-(this.animateNum*(2.2*random));
let y = shuttleY+v*24;
let w = shuttleW+k-(this.animateNum*(2.2*random));
let grd=this.ctx.createLinearGradient(x,y,w,y);
grd.addColorStop(0,"#30212c");
grd.addColorStop(1,"#fff");
this.ctx.beginPath();
this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.strokeStyle = grd;
this.ctx.lineWidth=3;
this.ctx.moveTo(x,y);
this.ctx.lineTo(w,y);
this.ctx.stroke();
this.ctx.closePath();

});

}

繪製車輪：
- 接下來我們來畫車的兩個輪子，輪子的位置在哪裡呢？我也是觀察了有一會才發現的，其實剛才的地平線，兩點的位置，就是車輪的中心點;
- 所以在剛才繪製點的時候，就記錄了5個點的座標，這樣就省去了一次計算，中間有兩次是我們需要的
- 知識點 ： arc 、 fill
  
  每週動畫一點點之車輪

console.log(this.wheelPos);
this.wheelPos = this.wheelPos.slice(1,3); //這裡取1-3
console.log(this.wheelPos);
this.wheelPos.map((wheelItem,v)=>{
let wheelItemX = wheelItem.x, 
wheelItemY= wheelItem.y-this.wheelBorder/1.5;

//外胎
this.ctx.beginPath();
this.ctx.lineWidth=this.wheelBorder;
this.ctx.fillStyle = "#f5f5f0";
this.ctx.strokeStyle = this.color;
this.ctx.arc(wheelItemX,wheelItemY,this.wheelRadius,0,Math.PI*2,false);
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();
this.ctx.fill();


//最後兩輪胎中心點圓軸承
this.axisDot(wheelItemX,wheelItemY);
this.ctx.restore();

});
this.ctx.restore();

同理，上面畫好了兩個圓，但車輪肯定有軸承，前後輪我做了些汪樣的處理，後輪是實心的加了個填充;
前輪是畫了一點斷點的圓，用於動畫的轉動，
在外輪的半徑上進行縮小一定比較，畫內圈，這裡我取了外圈的.94，作為內圓的半徑，
還加了兩個半圓的描邊修飾，讓動畫跑起來的時候，車輪有動起來的感覺，半圓 Math.PI 就是一個180,(Math.PI * degrees) / 180; degrees 就是我們想要繪製的起始/結束角度;
從下圖可以看出，圓的填充用了放射性漸變， createRadialGradient -建立放射狀/環形的漸變（用在畫布內容上）

每週動畫一點點之canvas車輪動畫

車輪動畫分解圖

context.createRadialGradient(x0,y0,r0,x1,y1,r1);
+ createRadialGradient API 說明：
x0 = 漸變的開始圓的 x 座標
y0 = 漸變的開始圓的 y 座標
r0 = 開始圓的半徑
x1 = 漸變的結束圓的 x 座標
y1 = 漸變的結束圓的 y 座標
r1 = 結束圓的半徑

詳細使用請看下面程式碼的例項

let scaleMultiple = this.wheelRadius*.94;
let speed1 = this.animateNum*2; //外圈半圓速度
let speed2 = this.animateNum*3; //內小圈半圓速度
//後輪
if(v === 0){

//內圓
this.ctx.beginPath();
let circleGrd=this.ctx.createRadialGradient(wheelItemX,wheelItemY,18,wheelItemX,wheelItemY,scaleMultiple);
circleGrd.addColorStop(0,"#584a51");
circleGrd.addColorStop(1,"#11090d");
this.ctx.fillStyle = circleGrd;
this.ctx.arc(wheelItemX,wheelItemY,scaleMultiple,0,Math.PI*2,false);
this.ctx.fill();
this.ctx.closePath();

//兩個半圓線

[
{lineW:2,radius:scaleMultiple*.6,sAngle:getRads(-135+speed1) , eAngle:getRads(110+speed1)},
{lineW:1.2,radius:scaleMultiple*.45,sAngle:getRads(45+speed2) , eAngle:getRads(-50+speed2)}
].map((k,v)=>{
this.ctx.beginPath();
this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.strokeStyle ="#fff";
this.ctx.lineWidth=k.lineW;
this.ctx.arc(wheelItemX,wheelItemY,k.radius,k.sAngle,k.eAngle,true);
this.ctx.stroke();
this.ctx.closePath();

});
this.ctx.restore();

}

接下來我們就拿前輪開刀 ：
前輪也是畫了幾個半圓，大概就是以某個角度為起點，然後分別畫幾個半圓，整體是一個半徑，中間有斷開，如： eAngle = [0，135，270], sAngle = [-45，0，180];就能畫出如下圖的圓：

車輪動畫分解圖

具體實現請看下面程式碼 ：

//兩個圓，再縮小一圈，畫線圓
Array.from({length:3}).map((k,v)=>{
let prevIndex = v-1 <= 0 ? 0 : v-1;
let eAngle = v*135, sAngle = -45+(prevIndex*45)+v*90;
let radius = scaleMultiple*.75;
let _color_ = "#120008";
this.ctx.beginPath();
this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.strokeStyle = _color_;
this.ctx.lineWidth=3.5;
this.ctx.arc(wheelItemX,wheelItemY,radius,getRads(sAngle+speed1),getRads(eAngle+speed1),false);
this.ctx.stroke();
this.ctx.closePath();

if(v<2){
//再縮小一圈
let eAngleSmaller = 15+ v*210, sAngleSmaller = -30+v*90;
let radiusSmaller = scaleMultiple*.45;
this.ctx.beginPath();
this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.strokeStyle = _color_;
this.ctx.lineWidth=3;
this.ctx.arc(wheelItemX,wheelItemY,radiusSmaller,getRads(sAngleSmaller+speed2),getRads(eAngleSmaller+speed2),false);
this.ctx.stroke();
this.ctx.closePath();
}
this.ctx.restore();
});

繪製車身車架：
- 車架，應該也是本次分享中較大的難點之一，剛開始我也是這麼認為的，但認真冷靜、冷靜、靜靜之後分析也還好，
- 最開始是用了最笨的辦法， lineTO 、 moveTo 、一根一根線的畫，畫到一半時發現畫兩個 三角 或者 一個菱形 即可，然後再把幾根主軸重新畫一下，於是兩種方法都嘗試了一下，
  - 先說三角的吧，配合下面畫的一個圖講解一下，
  - 找到圓盤的中心點，介於後輪半徑之上;
  - 分析車架的結構，我們可以看為是一個菱形，也可以看著是兩個三角形，這裡以三角為例，菱形可以看 carBracket2方法;
  - 首先算出三角形的起點、再算出三角形的角度、高度，請看下面示圖;
  - 最後在後輪的中心點蓋上一個圓點用於遮擋三角的部分
- 菱形就要簡單些的，但看起來逼格沒有這麼高階，就是用 lineTo 點對點的劃線，
- 以上就是車架的繪製過程，其實感覺菱形是是要簡單、程式碼量也少些的，有興趣的同學可以自己嘗試一下，大家可以看下面的主要程式碼，新手上路，如果有更好的方式，歡迎老司機指點：

結論：使用 moveTo 把畫布座標從 O 移動到 A 點 x/y， lineTo 從 A 開始畫到 B 結束,再從 B 到 C 點，閉合，即一個三角完成

三角形的繪製

車架分解圖

車架菱形分解圖

//方法二：三角形
…………此處省略N行程式碼
[
{
moveX:triangleX1,
moveY:triangleY1,
lineX1:coordinateX,
lineY1:triangleH1,
lineX2:discX,
lineY2:discY,
},
{
moveX:triangleX2+15,
moveY:triangleY2,
lineX1:triangleX1,
lineY1:triangleY1,
lineX2:discX,
lineY2:triangleH2,
},
].map((k,v)=>{
this.ctx.beginPath();
this.ctx.moveTo(k.moveX,k.moveY); //把座標移動到A點，從A開始
this.ctx.strokeStyle = this.gearColor;
this.ctx.lineWidth=coordinateW;
this.ctx.lineTo(k.lineX1,k.lineY1);//從A開始，畫到B點結束
this.ctx.lineTo(k.lineX2,k.lineY2); //再從B到C點，閉合
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();
this.ctx.restore();
});
……

//方法一：菱形

…………此處省略N行程式碼
this.ctx.beginPath();
this.ctx.strokeStyle = this.gearColor;
this.ctx.lineWidth=coordinateW;
this.ctx.moveTo(polygon1X,polygon1Y);
this.ctx.lineTo(coordinateX,height);
this.ctx.lineTo(discX,discY); 
this.ctx.lineTo(polygon2X,polygon1Y+5);
this.ctx.lineTo(polygon2X-5,polygon1Y);
this.ctx.lineTo(polygon1X,polygon1Y);
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();
……

首席填坑官∙蘇南,車架分解圖

繪製車的豪華寶坐、扶手 ：
- 坐位一開始是比較懵逼的，不知道如何下手，圓也不圓、方也不方，後面又去複習一下canvas的API，發現了 quadraticCurveTo 能滿足這個需求，—— 二次貝塞爾曲線
- 畫完之後，思考了很久，也沒有發現什麼技巧，或者規律，可能數學學的不好，沒辦法只能這樣慢慢描了
- 扶手也是一樣的，開始嘗試 quadraticCurveTo ，半天也沒畫成功，後面嘗試去找了它鄰居 bezierCurveTo ，—— 三次貝塞爾曲線
- 提示：三次貝塞爾曲線需要三個點。前兩個點是用於三次貝塞爾計算中的控制點，第三個點是曲線的結束點。曲線的開始點是當前路徑中最後一個點
- 知識點 ： quadraticCurveTo 、 bezierCurveTo 、 createLinearGradient

坐位分解圖，quadraticCurveTo

每週動畫一點點之canvas自行車的坐位分解圖

//坐位
this.ctx.restore();
let seatX = (discX-85),seatY=discY-140;
let curve1Cpx = [seatX-5,seatY+30,seatX+75,seatY+8];
let curve2Cpx =[seatX+85,seatY-5,seatX,seatY]; 
this.ctx.beginPath();
// this.ctx.fillStyle = this.gearColor;
let grd=this.ctx.createLinearGradient(seatX,seatY,seatX+10,seatY+60); //漸變的角度 
grd.addColorStop(0,"#712450");
grd.addColorStop(1,"#11090d");
this.ctx.fillStyle = grd;
this.ctx.moveTo(seatX,seatY);
this.ctx.quadraticCurveTo(...curve1Cpx);
this.ctx.quadraticCurveTo(...curve2Cpx);
this.ctx.fill();

//車前軸上的手柄
let steeringX = lever1X-20,steeringY = lever1Y-45;
let steeringStep1 = [steeringX+40,steeringY-10,steeringX+40,steeringY-10,steeringX+35,steeringY+15]
let steeringStep2 = [steeringX+30,steeringY+25,steeringX+25,steeringY+23,steeringX+18,steeringY+23]
this.ctx.beginPath();
this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.strokeStyle = "#712450";
this.ctx.lineWidth=coordinateW;
this.ctx.moveTo(steeringX,steeringY); //40 60;
this.ctx.bezierCurveTo(...steeringStep1);
this.ctx.bezierCurveTo(...steeringStep2);
this.ctx.stroke();
this.ctx.closePath();

繪製車的發動機、腳踏板 ：
- 到了這裡，也快接近本文的尾聲了，接下來要講的是是車輛中最重要的部分，車中間齒輪盤，一輛車沒有它，你做的再好也是白搭了;
- 前面多次講到齒輪的中心點，包括兩個三角都是以它的中心計算的三角角度，知道了位置那就容易了，一樣的先畫幾個圓，每個按一定的比例縮小;
- 然後外圍再畫一圈鋸齒，這樣齒輪大概就畫好了，齒輪的技巧在於以圓盤為中心點，畫一圈線，它跟時鐘的刻度原理是一樣的;
- 腳踏板，這個好理解，就是用 lineTo 畫兩跟線，其中一根進行一個90度的旋轉就ok了，但重點是它在動畫過程中的一個過程呢，我的分析過程是這樣：
  - 豎著的這根軸是，以圓盤齒輪的中點為基點 N* (Math.PI / 180) 轉動;
  - 橫著的這根軸，也就是腳踏板，它是以豎著的軸底部為Y軸中心點，以自身寬度的二分之一為X軸為中心點，同樣以 N* (Math.PI / 180) 的 rotate 角度旋轉。
- 說了這麼多，我們來看幾張動態圖吧，順便貼上程式碼：

canvas自行車的齒輪展示

canvas自行車腳踏板的展示

discGear(coordinateX,coordinateY,coordinateW){
//車中間齒輪盤 disc
let discX = coordinateX,discY = coordinateY;
let discRadius = this.wheelRadius*.36;//車輪的3.6;

let discDotX = discX+discRadius+8,discDotY = discRadius/.98;
this.ctx.restore();
this.ctx.save();
this.ctx.translate(discX,discY);
// this.ctx.rotate(-(Math.PI/2));

Array.from({length:30}).map((v,index)=>{
let radian = (Math.PI / 15) ;
this.ctx.beginPath();
this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.strokeStyle = this.color;
this.ctx.rotate(radian);
this.ctx.lineWidth=3;
this.ctx.moveTo(0,discDotY);
this.ctx.lineTo(1.5,discDotY);
// ctx.arc(discDotX,discDotY,6,0,Math.PI*2,false);
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();

});
this.pedal(discX,discY,discRadius);
this.pedal(discX,discY,discRadius,1);

this.ctx.restore();
}
pedal(coordinateX,coordinateY,discRadius,turnAngle=0){

//腳踏板，分兩次初始化，一次在中心齒輪繪製之前，一次在之後，
//本文由@IT·平頭哥聯盟-首席填坑官∙蘇南分享

let pedalX = coordinateX, pedalY = coordinateY - discRadius*.7;
let pedalW = 6,
pedalH =discRadius*1.9;
let radian = (this.animateNum)*(Math.PI / 180) ;
let radianHor = (this.animateNum)*(Math.PI / 180) ;
let turnAngleNum = 1;
let moveY = 28;
if(turnAngle !== 0){
this.ctx.rotate(-180*(Math.PI/180));
turnAngleNum = (Math.PI/180);
};
this.ctx.beginPath();
this.ctx.rotate(radian*turnAngleNum);
this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.strokeStyle = this.gearColor;
this.ctx.lineWidth=pedalW;
this.ctx.moveTo(-1,moveY);
this.ctx.lineTo(0,pedalH);
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();

this.ctx.save();
let pedalHorW = pedalH/1.5,pedalHorH=pedalW;
this.ctx.translate(0,pedalH);
this.ctx.beginPath();
this.ctx.rotate(-radianHor);

this.ctx.lineCap="round";
this.ctx.fillStyle = "#fff";
this.ctx.strokeStyle = this.gearColor;
this.ctx.lineWidth =2;
this.ctx.roundRect(-pedalHorW/2,-2,pedalHorW,pedalHorH,5);
this.ctx.closePath();
this.ctx.fill();
this.ctx.stroke();

this.ctx.restore();
}

繪製車的鏈條 ：
- 鏈條用的是 bezierCurveTo ，cp1x,cp1y,cp2x,cp2y,x,y等引數畫出來的，具體看下面程式碼吧，其實就是兩個半橢圓的拼接……
  
  canvas自行車繪製車的鏈條

//鏈條

let chainW = ( coordinateX+discRadius - this.wheelPos[0].x) / 2;
let chainX = this.wheelPos[0].x +chainW-5 ;
let chainY = coordinateY;
this.ctx.save();
this.ctx.translate(chainX,chainY+4.8);
this.ctx.rotate(-2*(Math.PI/180));
let r = chainW+chainW*.06,h = discRadius/2;
this.ctx.beginPath();
this.ctx.moveTo(-r, -1);
this.ctx.lineWidth=3;
this.ctx.strokeStyle = "#1e0c1a";
this.ctx.bezierCurveTo(-r,h*1.5,r,h*4,r,0);
this.ctx.bezierCurveTo(r,-h*4,-r,-h*1.5,-r,0);
this.ctx.closePath();
this.ctx.stroke();
this.ctx.restore();