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教你实现微信8.0『炸裂』的礼花表情特效

2008 年 11 月 26 日

写在开头

最近微信更新了8.0，其中之一最好玩的莫过于表情包的更新了，大家都在群里纷纷玩起了表情包大战。

作为一个前端程序员，这就勾起了我的好奇心，虽然我从来没有实现过这样的动画，但是我还是忍不住想要去实现，最终我花了2天时间去看一些库的源码到我自己实现一个类似的效果，在这里我总结一下，并且手把手地教大家怎么学习实现。而:tada:有一个自己的名字，叫做 五彩纸屑
，英文名字叫 confetti
。
聊天室+五彩纸屑特效 在线地址: https://www.qiufengh.com/#/
聊天室Github地址: https://github.com/hua1995116/webchat
五彩纸屑Github地址: https://github.com/hua1995116/node-demo/tree/master/confetti

特效预览，时间原因我只实现了平行四边形的彩色小块，其他形状的原理也是类似。

还可以设置方向

前期研究

在写这个特效前，我几乎不会用canvas，虽然说现在也不太会用，很多 API 也不太清楚，因此这篇教程也是基于零基础 canvas 写的，大家不用担心这个教程难度太高而被劝退。我会通过零基础 canvas 的基础上来一步步实现的。不过学习这个特效之前需要一点点高中数学的知识，如果你还记得 sin 和 cos 函数，那么以下的内容对于你来说都会非常简单，不会也没关系~
我个人比较喜欢探索研究，对有意思的玩意儿就会去研究，因此我也是站在巨人的基础上，去 codepen 查了好多个类似的实现进行研究。

最终将目标定位在了 canvas-confetti ，为什么是这个库呢？因为他的效果对于我们来说非常可以了，而且它是一个开源库，并且拥有了 1.3K
star（感觉改天可以分析分析大佬实现库的原理了~），维护频率也非常高。

核心实现

切片场景

首先拿到这个库的时候，我有点开心，因为这个库只有一个单文件。

但是，当我打开这个文件的时候，发现不对…1个文件 500行
代码，我通过剥离层层的一些自定义配置化的代码，最后抽离出单个纸屑的运动轨迹。我就开始不断地在观察它的运动轨迹…无限循环的观察…

可以看到它在做一个类似于抛物线的运动，然后我一一将源码中的变量进行标注，再结合源码。

fetti.x += Math.cos(fetti.angle2D) * fetti.velocity;
fetti.y += Math.sin(fetti.angle2D) * fetti.velocity + fetti.gravity;

以上代码看不懂也没事，我只是证明一下源码中的写法，并且提供学习源码的一些思路，以下才是真正的开讲实现！

平行四边形的实现

实现这个特性前，我们需要知道 canvas 几个函数。更多查看（https://www.runoob.com/jsref/dom-obj-canvas.html）

beginPath

方法开始一条路径，或重置当前的路径。

moveTo

把路径移动到画布中的指定点，不创建线条。

lineTo

添加一个新点，然后在画布中创建从该点到最后指定点的线条。

closePath

创建从当前点回到起始点的路径。

fill

填充当前绘图（路径）。

fillStyle

设置或返回用于填充绘画的颜色、渐变或模式。
既然我们要实现五彩纸屑，那么我肯定得先实现一个纸屑，我们就来实现一个平行四边形的纸屑吧！
我们都知道在 css 中实现平行四边形就是一个div，默认就是一个盒子，而在 canvas 中并没有那么方便，那么怎么实现一个平行四边形呢？
四个点，我们只需要知道四个点，就能确定一个平行四边形。而canvas中的坐标系和我们普通的写网页略有不同，它是从左上角作为起始点，但是并不影响。

我可以来画一个宽为20的平行四边形， (0, 0), (0, 20), (20,20), (20,0)
。 

...(省略了一些前置初始化代码)
var context = canvas.getContext('2d');
// 清除画布
context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
// 设置颜色并开始绘制
context.fillStyle = 'rgba(2, 255, 255, 1)';
context.beginPath();
// 设置几个点
var point1 = { x: 0, y: 0 }
var point2 = { x: 0, y: 20 }
var point3 = { x: 20, y: 20 }
var point4 = { x: 20, y: 0 }
// 画4个点
context.moveTo(Math.floor(point1.x), Math.floor(point1.y));
context.lineTo(Math.floor(point2.x), Math.floor(point2.y));
context.lineTo(Math.floor(point3.x), Math.floor(point3.y));
context.lineTo(Math.floor(point4.x), Math.floor(point4.y));
// 完成路线，并填充
context.closePath();
context.fill();

我们总结一下，我们其实只需要一个点就能确定这个平行四边形的初始位置 (0, 0)
，如果再知道一个角度 (90度)
、以及平行四边形的变长( 20
)就能确定整个平行四边形的位置了！(仅仅只需要初中知识就能定位整个平行四边形)。
好了，你学会画这个已经离成功迈向了一大步！是不是挺简单的~
大佬们内心OS: 就这？
嗯，就这。

运动轨迹

通过不断地调试 canvas-confetti 每一帧的轨迹运动，发现它始终做的是一个x轴变减速运动（直到速度为0就不继续运动了），而y轴也是一个先变减速运动再是一个均速运动，以下是大致的轨迹图。

这就是他的运动轨迹，别以为看着挺难的，但是核心代码只有三句。

// fetti.angle2D为一个角度（这个角度确定了运动轨迹 3 / 2 * Math.PI - 2 * Math.PI之间的一个值，由于要让轨迹往左上角移动，就是都要往负方向运动，因此选了以上范围），
// fetti.velocity 为一个初始为50长度的值。
// fetti.gravity = 3
fetti.x += Math.cos(fetti.angle2D) * fetti.velocity; // fetti.x 第一个点的x坐标
fetti.y += Math.sin(fetti.angle2D) * fetti.velocity + fetti.gravity; // fetti.y 第一个点的y坐标
fetti.velocity *= 0.8；

总结起来就是，第一个坐标点的 x 周始终在增加一个负值（Math.cos(3 / 2 * Math.PI – 2 * Math.PI) 始终为负值），这个值在不断减小。而第一个点的y轴也始终在加一个负值Math.cos(3 / 2 * Math.PI – 2 * Math.PI) 始终为负值），但是由于 fetti.gravity
始终为正值，因此到了某个临界点，y的值会不断增加。
我模拟了以下的坐标，由于为了让大家能明白这个轨迹，以下坐标轴和canvas中相反，数据我也做了相应的处理，进行了反方向处理。

用一个边上为10的正方形，实现轨迹。

const fetti = {
"x": 445,
"y": 541,
"angle2D": 3 / 2 * Math.PI + 1 / 6 * Math.PI,
"color": {r: 20, g: 30, b: 50},
"tick": 0,
"totalTicks": 200,
"decay": 0.9,
"gravity": 3,
"velocity": 50
}
var animationFrame = null;
const update = () => {
  context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  context.fillStyle = 'rgba(2, 255, 255, 1)';
  context.beginPath();
  fetti.x += Math.cos(fetti.angle2D) * fetti.velocity; // 第一个点
  fetti.y += Math.sin(fetti.angle2D) * fetti.velocity + fetti.gravity; // 第一个点

var x1 = fetti.x;
var y1 = fetti.y;

var x2 = fetti.x;// 第二个点
var y2 = fetti.y + 10; // 第二个点

var x3 = x1 + 10;
var y3 = y1 + 10;

var x4 = fetti.x + 10;
var y4 = fetti.y;

  fetti.velocity *= fetti.decay;

  context.moveTo(Math.floor(x1), Math.floor(y1));
  context.lineTo(Math.floor(x2), Math.floor(y2));
  context.lineTo(Math.floor(x3), Math.floor(y3));
  context.lineTo(Math.floor(x4), Math.floor(y4));

  context.closePath();
  context.fill();
  animationFrame = raf.frame(update);
}

是不是除了颜色和形状，有那味了？

反转特效

那么如何实现让这个下落更加自然，会有一种飘落的感觉呢？
其实，他就是一直在做一个翻转特效.

将他们拆解就是在做绕着一个点的旋转运动，整个过程就是一边自我翻转一边按照运动轨迹进行移动。

实现这个特效，其实之前在实现正方形的时候提到过，实现一个正方形。满足以下三个点能实现一个平行四边形。

  • 知道一个点的位置
  • 知道一个角度
  • 知道一边边长

目前我能确定的有，一个点的位置很容易确定，就是我们的起始点，然后我们边长也知道，就差一个角度了，只要我们的角度不断变化，我们就能实现以上特效。

const update = () => {
  context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  context.fillStyle = 'rgba(2, 255, 255, 1)';
  context.beginPath();

  fetti.velocity *= fetti.decay;
  fetti.tiltAngle += 0.1 // 不断给这个四边形变化角度

var length = 10;

var x1 = fetti.x;
var y1 = fetti.y;

var x2 = fetti.x + (length * Math.sin(fetti.tiltAngle));// 第二个点
var y2 = fetti.y + (length * Math.cos(fetti.tiltAngle)); // 第二个点

var x3 = x2 + 10;
var y3 = y2;

var x4 = fetti.x + length;
var y4 = fetti.y;


  context.moveTo(Math.floor(x1), Math.floor(y1));
  context.lineTo(Math.floor(x2), Math.floor(y2));
  context.lineTo(Math.floor(x3), Math.floor(y3));
  context.lineTo(Math.floor(x4), Math.floor(y4));

  context.closePath();
  context.fill();
  animationFrame = raf.frame(update);
}

这样我们就实现了以上的特效。

组合运动

然后把我们以上写的组合在一起就是一个完整的特效啦。

const update = () => {
  context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  context.fillStyle = 'rgba(2, 255, 255, 1)';
  context.beginPath();
  fetti.x += Math.cos(fetti.angle2D) * fetti.velocity; // 第一个点
  fetti.y += Math.sin(fetti.angle2D) * fetti.velocity + fetti.gravity; // 第一个点

  fetti.velocity *= fetti.decay;
  fetti.tiltAngle += 0.1 // 不断给这个四边形变化角度

var length = 10;

var x1 = fetti.x;
var y1 = fetti.y;

var x2 = fetti.x + (length * Math.sin(fetti.tiltAngle));// 第二个点
var y2 = fetti.y + (length * Math.cos(fetti.tiltAngle)); // 第二个点

var x3 = x2 + 10;
var y3 = y2;

var x4 = fetti.x + length;
var y4 = fetti.y;


  context.moveTo(Math.floor(x1), Math.floor(y1));
  context.lineTo(Math.floor(x2), Math.floor(y2));
  context.lineTo(Math.floor(x3), Math.floor(y3));
  context.lineTo(Math.floor(x4), Math.floor(y4));

  context.closePath();
  context.fill();
  animationFrame = raf.frame(update);
}

最终形态

如果想要实现最后的状态，就差 多个小块
、 渐变消失
以及 随机颜色
了！

设置多少帧消失，这里搞了两个变量 totalTicks
和 tick
，自定义来控制多少帧后小块消失。
至于多个小块，我们只需要搞一个 for 循环。

而随机颜色，搞了一个 colors
列表。 

const colors = [
'#26ccff',
'#a25afd',
'#ff5e7e',
'#88ff5a',
'#fcff42',
'#ffa62d',
'#ff36ff'
];
var arr = []
for (let i = 0; i < 20; i++) {
  arr.push({
"x": 445,
"y": 541,
"velocity": (45 * 0.5) + (Math.random() * 20),
"angle2D": 3 / 2 * Math.PI + Math.random() * 1 / 4 * Math.PI,
"tiltAngle":  Math.random() * Math.PI,
"color": hexToRgb(colors[Math.floor(Math.random() * 7)]),
"shape": "square",
"tick": 0,
"totalTicks": 200,
"decay": 0.9,
"random": 0,
"tiltSin": 0,
"tiltCos": 0,
"gravity": 3,
  })
}

完整代码请看
https://github.com/hua1995116/node-demo/blob/master/confetti/%E5%AE%8C%E6%95%B4demo.html

加点餐

实现多人对战形态的表情大战。在我们微信中表情的发送并不是单点的，而是多人形态，因此我们可以继续探索，利用 websocket 和多彩小块结合。
这里我们需要注意几个点。（由于篇幅原因就不对 websocket 展开讲解了，提一下实现要点）。

  • 我们可以通过一个 tag
    来区分是历史消息还是实时消息
  • 区分是自己发出的消息，还是受到别人的消息，来改变五彩纸屑方向。
  • 只有为单个 :tada:的时候才会进行动画。
  • 先进行放大缩小的动画，延迟200ms再出来特效 
if(this.msg === ':tada:' && this.status) {
this.confetti = true;
const rect = this.$refs.msg.querySelector('.msg-text').getBoundingClientRect();
if(rect.left && rect.top) {
          setTimeout(() => {
            confetti({
particleCount: r(100, 150),
angle: this.isSelf ? 120 : 60,
spread: r(45, 80),
origin: {
x: rect.left / window.innerWidth,
y: rect.top / window.innerHeight
              }
            });
          }, 200)
        }
}

更多探索

用 canvas 绘制非常非常多方块的时候，会比较卡顿，这个时候我们可以利用 web worker 来进行计算，从而提高性能，这个就请读者们自行探索啦，也可以看 canvas-confetti
的源码~

结语

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