JavaScript+canvas实现一个旋转的3D球动画效果

效果


实现过程

1. 获取Canvas元素和设置初始参数

// 获取Canvas元素
const canvas = document.querySelector('#scene');
canvas.width = canvas.clientWidth;
canvas.height = canvas.clientHeight;
const ctx = canvas.getContext('2d');
// 针对高DPI屏幕进行缩放
if (window.devicePixelRatio > 1) { canvas.width = canvas.clientWidth * 2;
    canvas.height = canvas.clientHeight * 2;
    ctx.scale(2, 2);
}
// Canvas的宽度和高度
let width = canvas.clientWidth;
let height = canvas.clientHeight;
// 球体旋转的角度
let rotation = 0;
// 存储所有点的数组
let dots = [];

这部分代码主要是获取Canvas元素,并根据设备的DPI进行缩放。然后,定义了一些全局变量,包括Canvas的宽度、高度、球体旋转的角度和存储所有点的数组。


2. 定义一些常量

// 一些常量
const DOTS_AMOUNT = 1000; // 点的数量
const DOT_RADIUS = 2; // 点的半径
let GLOBE_RADIUS = width * 0.7; // 球半径
let GLOBE_CENTER_Z = -GLOBE_RADIUS; // 球心的Z坐标
let PROJECTION_CENTER_X = width / 2; // 画布HTML的X中心
let PROJECTION_CENTER_Y = height / 2; // 画布HTML的Y中心
let FIELD_OF_VIEW = width * 0.8;

这部分代码定义了一些常量,如点的数量、点的半径、球半径等。


3.定义点(Dot)类

// Dot类表示每个点的属性
class Dot { constructor(x, y, z, color) { this.x = x;
        this.y = y;
        this.z = z;
        this.color = color; // 添加颜色属性
        this.xProject = 0;
        this.yProject = 0;
        this.sizeProjection = 0;
    }
    // 将三维坐标映射到二维画布上
    project(sin, cos) { const rotX = cos * this.x + sin * (this.z - GLOBE_CENTER_Z);
        const rotZ = -sin * this.x + cos * (this.z - GLOBE_CENTER_Z) + GLOBE_CENTER_Z;
        this.sizeProjection = FIELD_OF_VIEW / (FIELD_OF_VIEW - rotZ);
        this.xProject = (rotX * this.sizeProjection) + PROJECTION_CENTER_X;
        this.yProject = (this.y * this.sizeProjection) + PROJECTION_CENTER_Y;
    }
    // 在画布上绘制点
    draw(sin, cos) { this.project(sin, cos);
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(this.xProject, this.yProject, DOT_RADIUS * this.sizeProjection, 0, Math.PI * 2);
        ctx.fillStyle = this.color; // 使用粒子的颜色属性
        ctx.closePath();
        ctx.fill();
    }
}

这部分代码定义了一个Dot类,表示球体上的每个点的属性和方法。包括构造函数、将三维坐标映射到二维画布上的project方法,以及在画布上绘制点的draw方法


4.创建和渲染球体的函数

// 创建所有点的函数
function createDots() { // 清空粒子数组
    dots.length = 0;
    // 创建一半蓝色粒子
    for (let i = 0; i < DOTS_AMOUNT / 2; i++) { const theta = Math.random() * 2 * Math.PI;
        const phi = Math.acos((Math.random() * 2) - 1);
        const x = GLOBE_RADIUS * Math.sin(phi) * Math.cos(theta);
        const y = GLOBE_RADIUS * Math.sin(phi) * Math.sin(theta);
        const z = (GLOBE_RADIUS * Math.cos(phi)) + GLOBE_CENTER_Z;
        dots.push(new Dot(x, y, z, '#981898'));
    }
    // 创建一半红色粒子
    for (let i = 0; i < DOTS_AMOUNT / 2; i++) { const theta = Math.random() * 2 * Math.PI;
        const phi = Math.acos((Math.random() * 2) - 1);
        const x = GLOBE_RADIUS * Math.sin(phi) * Math.cos(theta);
        const y = GLOBE_RADIUS * Math.sin(phi) * Math.sin(theta);
        const z = (GLOBE_RADIUS * Math.cos(phi)) + GLOBE_CENTER_Z;
        dots.push(new Dot(x, y, z, '#E71751'));
    }
}

这部分代码定义了createDots函数,用于生成一定数量的点,并分别将一半标记为蓝色,一半标记为红色。这里可以根据需求改动,


// 渲染函数,不断更新球体的旋转
function render(a) { ctx.clearRect(0, 0, width, height);
   rotation = a * 0.0004;
   const sineRotation = Math.sin(rotation);
   const cosineRotation = Math.cos(rotation);
   // 遍历所有点并绘制
   for (var i = 0; i < dots.length; i++) { dots[i].draw(sineRotation, cosineRotation);
   }
   window.requestAnimationFrame(render);
}

这部分代码定义了render函数,用于在每一帧更新球体的旋转角度,并循环绘制所有的点,产生连续的旋转效果。

5.监听窗口大小变化事件

// 当用户调整窗口大小时重新计算参数
function afterResize() { width = canvas.offsetWidth;
    height = canvas.offsetHeight;
    if (window.devicePixelRatio > 1) { canvas.width = canvas.clientWidth * 2;
        canvas.height = canvas.clientHeight * 2;
        ctx.scale(2, 2);
    } else { canvas.width = width;
        canvas.height = height;
    }
    GLOBE_RADIUS = width * 0.7;
    GLOBE_CENTER_Z = -GLOBE_RADIUS;
    PROJECTION_CENTER_X = width / 2;
    PROJECTION_CENTER_Y = height / 2;
    FIELD_OF_VIEW = width * 0.8;
    createDots(); // 重新生成所有点
}
// 变量用于存储用户调整窗口大小时的超时
let resizeTimeout;
// 当用户调整窗口大小时触发的函数
function onResize() { resizeTimeout = window.clearTimeout(resizeTimeout);
    resizeTimeout = window.setTimeout(afterResize, 500);
}
// 监听窗口大小变化事件
window.addEventListener('resize', onResize);

这部分代码用于监听窗口大小变化事件,并在用户调整窗口大小时重新计算参数,以保持效果的稳定性。

最后初始化一下就好了

// 初始化点数组
createDots();
// 渲染场景
window.requestAnimationFrame(render);

完整代码

   3D旋转球体