HTML5+JavaScript动画基础

目　录

第一部分 JavaScript动画基础

第1章　动画的基本概念　2
1.1　动画　3
1.2　帧与运动　3
1.2.1　记录帧　4
1.2.2　程序帧　5
1.3　动态动画与静态动画　5
1.4　小结　6

第2章　动画的JavaScript基础　7
2.1　动画基础　7
2.2　HTML5简介　8
2.2.1　对canvas的支持　8
2.2.2　性能　9
2.2.3　HTML5基本文档　9
2.2.4　CSS样式表　11
2.2.5　额外的脚本　12
2.2.6　调试　12
2.3　用代码实现动画　13
2.3.1　动画循环　13
2.3.2　使用requestAnimationFrame的动画循环　16
2.4　JavaScript对象　17
2.4.1　基础对象　18
2.4.2　创建一类新对象　18
2.4.3　原型　19
2.4.4　函数风格　19
2.5　用户交互　20
2.5.1　事件与事件处理程序　20
2.5.2　监听器与事件处理程序　20
2.5.3　鼠标事件　22
2.5.4　鼠标位置　24
2.5.5　触摸事件　25
2.5.6　触摸位置　26
2.5.7　键盘事件　27
2.5.8　键盘码　28
2.6　小结　30

第3章　动画中的三角学　31
3.1　三角学　32
3.2　角　32
3.2.1　弧度和角度　32
3.2.2　canvas坐标系　33
3.2.3　三角形的边　35
3.2.4　三角函数　35
3.3　旋转　39
3.4　波　42
3.4.1　平滑的上下运动　43
3.4.2　线性垂直运动　45
3.4.3　脉冲运动　46
3.4.4　使用两个角的产生波　47
3.4.5　使用绘图API产生的波　48
3.5　圆与椭圆　49
3.5.1　圆周运动　49
3.5.2　椭圆运动　51
3.6　勾股定律　52
3.6.1　两点间距离　52
3.7　本章中的重要公式　55
3.7.1　三角学基础函数　55
3.7.2　角度与弧度互转　55
3.7.3　朝鼠标(或任意一点)旋转　55
3.7.4　创建波　56
3.7.5　创建圆形　56
3.7.6　创建椭圆形　56
3.7.7　获取两点间的距离　56
3.8　小结　57

第4章　渲染技术　58
4.1　canvas上的颜色　58
4.1.1　使用十六进制表示颜色值　59
4.1.2　色彩合成　60
4.1.3　提取三原色　61
4.1.4　透明度　62
4.1.5　与颜色相关的工具函数　63
4.2　绘图API　64
4.3　canvas上下文　65
4.4　使用clearRect消除图案　65
4.4.1　设置线条的外观　66
4.5　使用lineTo与moveTo绘制路径　66
4.5.1　使用quadraticCurveTo绘制曲线　68
4.5.2　创建多条曲线　70
4.5.3　其他形式的曲线　74
4.6　使用填充色创建图形　74
4.6.1　创建渐变填充色　75
4.6.2　设置渐变色的颜色　76
4.7　加载并绘制图片　77
4.7.1　加载图片　77
4.7.2　使用图片元素　78
4.7.3　使用视频元素　79
4.8　操纵像素　81
4.8.1　获取像素数据　81
4.8.2　绘制像素数据　82
4.9　本章中的重要公式　86
4.9.1　从十六进制转换到十进制　86
4.9.2　从十进制转换到十六进制　86
4.9.3　组合三原色　86
4.9.4　提取三原色　86
4.9.5　绘制一条穿越某个点的曲线　87
4.10　小结　87

第二部分 基本动画

第5章　速度向量和加速度　90
5.1　速度向量　90
5.1.1　向量与速度向量　91
5.1.2　单轴上的速度向量　91
5.1.3　双轴上的速度向量　94
5.1.4　角速度　94
5.1.5　向量加法　96
5.1.6　鼠标追随者　97
5.1.7　速度向量扩展　98
5.2　加速度　100
5.2.1　单轴加速度　100
5.2.2　双轴加速度　102
5.2.3　重力加速度　104
5.2.4　角加速度　105
5.2.5　宇宙飞船　107
5.2.6　飞船控制　108
5.3　本章中的重要公式　111
5.3.1　将角速度分解为x、y轴上的速度向量　111
5.3.2　将角加速度(作用域物体上的力)分解为x、y轴上的加速度　111
5.3.3　将加速度加入速度向量　111
5.3.4　将速度向量加入位置坐标　111
5.4　小结　111

第6章　边界与摩擦力　112
6.1　环境边界　113
6.1.1　设置边界　113
6.1.2　移除物体　114
6.1.3　重置物体　117
6.1.4　屏幕环绕　119
6.1.5　反弹　121
6.2　摩擦力　124
6.2.1　摩擦力，正确方法　125
6.2.2　摩擦力，简便方法　126
6.2.3　摩擦力应用　127
6.3　本章中的重要公式　128
6.3.1　移除越界物体　128
6.3.2　重置越界物体　129
6.3.3　越界物体的屏幕环绕　129
6.3.4　应用摩擦力(正确方法)　129
6.3.5　应用摩擦力(简便方法)　129
6.4　小结　129

第7章　用户交互：移动物体　130
7.1　按下及释放物体　130
7.1.1　使用触摸事件　133
7.2　拖曳对象　135
7.2.1　结合运动代码的拖曳　136
7.3　投掷　139
7.4　小结　142

第三部分 高级动画

第8章　缓动与弹动　144
8.1　比例运动　144
8.2　缓动　145
8.2.1　简单缓动　145
8.2.2　高级缓动　153
8.3　弹动　153
8.3.1　一维坐标上的弹动　154
8.3.2　二维坐标上的弹动　156
8.3.3　向移动的目标点弹动　157
8.3.4　弹簧在哪儿　158
8.3.5　链式弹动　159
8.3.6　多个目标点的弹动　161
8.3.7　目标偏移量　163
8.3.8　用弹簧连接多个物体　165
8.4　本章中的重要公式　170
8.4.1　简单缓动，详细版　170
8.4.2　简单缓动，缩略版　170
8.4.3　简单缓动，简易版　170
8.4.4　简单弹动，详细版　170
8.4.5　简单弹动，缩略版　171
8.4.6　简单弹动，简易版　171
8.4.7　有偏移量的弹动　171
8.5　小结　171

第9章　碰撞检测　172
9.1　碰撞检测的方法　172
9.2　基于几何图形的碰撞检测　173
9.2.1　两个物体间的碰撞检测　173
9.2.2　物体和点的碰撞检测　177
9.2.3　几何图形碰撞检测法的总结　179
9.3　基于距离的碰撞检测　179
9.3.1　基于距离的简单碰撞检测　180
9.3.2　弹性碰撞　182
9.4　多物体的碰撞检测策略　184
9.4.1　基础的多物体碰撞检测　184
9.4.2　多物体弹动　186
9.5　本章中的重要公式　189
9.5.1　基于距离的碰撞检测　189
9.5.2　多物体碰撞检测　189
9.6　小结　189

第10章　坐标旋转与斜面反弹　190
10.1　简单坐标旋转　190
10.2　高级坐标旋转　192
10.2.1　旋转单个物体　193
10.2.2　旋转多个物体　194
10.3　斜面反弹　196
10.3.1　执行旋转　197
10.3.2　优化代码　201
10.3.3　实现动态效果　202
10.3.4　修复“不从边缘落下”的问题　202
10.3.5　修复“线下”问题　204
10.3.6　从多个斜面反弹　205
10.4　本章中的重要公式　208
10.4.1　坐标旋转　208
10.4.2　反向坐标旋转　208
10.5　小结　208

第11章　撞球物理　209
11.1　质量　209
11.2　动量　210
11.3　动量守恒　210
11.3.1　单轴上的动量守恒　212
11.3.2　双轴上的动量守恒　216
11.4　本章中的重要公式　231
11.4.1　动量守恒的数学表示　231
11.4.2　动量守恒的JavaScript代码　231
11.5　小结　231

第12章　粒子与万有引力　232
12.1　粒子　232
12.2　万有引力　233
12.2.1　万有引力　234
12.2.2　碰撞检测及反应　236
12.2.3　轨道运动　237
12.3　弹力　238
12.3.1　万有引力VS弹力　238
12.3.2　弹力节点花园　238
12.3.3　相连的节点　241
12.3.4　有质量的节点　242
12.4　本章中的重要公式　244
12.4.1　基本引力　244
12.4.2　引力公式的JavaScript实现　244
12.5　小结　244

第13章　正向运动学：让物体行走　245
13.1　介绍正向和反向运动学　245
13.2　正向运动学编程入门　246
13.2.1　移动一个节段　246
13.2.2　移动两个节段　251
13.3　过程自动化　253
13.3.1　建立一个自然行走周期　254
13.3.2　动态调整　257
13.4　让它真实地行走　260
13.4.1　给它一些空间　260
13.4.2　加入重力　260
13.4.3　处理碰撞　261
13.4.4　处理反作用力　262
13.4.5　屏幕环绕，重复　264
13.5　小结　267

第14章　反向运动学：拖曳与伸出　268
14.1　伸出和拖曳单个节段　268
14.1.1　伸出单个节段　269
14.1.2　拖曳单个节段　270
14.2　拖曳多个节段　270
14.2.1　拖曳两个节段　271
14.2.2　拖曳更多节段　272
14.3　伸出多个节段　274
14.3.1　伸向鼠标位置　274
14.3.2　伸向一个物体　279
14.3.3　加入一些交互　280
14.4　使用标准反向运动学方法　281
14.4.1　介绍余弦定理　281
14.4.2　编程实现余弦定理　283
14.5　本章中的重要公式　285
14.5.1　余弦定理　285
14.5.2　JavaScript中的余弦定理　285
14.6　小结　285

第四部分 3D动画

第15章　三维基础　288
15.1　第三维度与透视图　289
15.1.1　z轴　289
15.1.2　透视图　290
15.2　速度与加速度　293
15.3　反弹　295
15.3.1　单物体反弹　295
15.3.2　多物体反弹　297
15.3.3　Z排序　300
15.4　重力　301
15.5　屏幕环绕　304
15.6　缓动与弹动　311
15.6.1　缓动　311
15.6.2　弹动　312
15.7　坐标旋转　314
15.8　碰撞检测　319
15.9　本章中的重要公式　321
15.9.1　基本透视图　321
15.9.2　Z排序　321
15.9.3　坐标旋转　322
15.9.4　三维距离计算　322
15.10　小结　322

第16章　三维线条与填充　323
16.1　创建点和线　323
16.2　创建图形　328
16.3　创建三维填充　332
16.3.1　使用三角形　332
16.4　三维实体建模　337
16.4.1　建模旋转的立方体　337
16.4.2　建模其他形状　339
16.5　移动三维实体　343
16.6　小结　344

第17章　背面剔除与三维灯光　345
17.1　背面剔除　346
17.2　增强的深度排序　348
17.3　三维灯光　349
17.4　小结　356

第五部分 其他技巧

第18章　矩阵数学　358
18.1　矩阵基础　358
18.2　矩阵运算　359
18.2.1　矩阵加法　359
18.2.2　矩阵乘法　360
18.3　canvas变换　363
18.4　小结　366

第19章　秘诀与技巧　367
19.1　布朗(随机)运动　367
19.2　随机分布　370
19.2.1　正方形分布　370
19.2.2　圆形分布　372
19.2.3　偏向分布　374
19.2.4　基于碰撞的分布　376
19.3　基于定时器和基于时间的动画　378
19.3.1　基于定时器的动画　378
19.3.2　基于时间的动画　379
19.4　等质量物体之间的碰撞　381
19.5　集成声音　382
19.6　小结　385

附录A　常用公式　386
A.1　第3章　386
A.1.1　三角学基础函数　386
A.1.2　角度与弧度互转　386
A.1.3　朝鼠标指针(或任意一点)旋转　386
A.1.4　创建波　386
A.1.5　创建圆形　387
A.1.6　创建椭圆形　387
A.1.7　获取两点间的距离　387
A.2　第4章　387
A.2.1　从十六进制转换到十进制　387
A.2.2　从十进制转换到十六进制　387
A.2.3　组合三原色　387
A.2.4　提取三原色　388
A.2.5　绘制一条穿越某个点的曲线　388
A.3　第5章　388
A.3.1　将角速度分解为x、y轴上的速度向量　388
A.3.2　将角加速度(作用于物体上的力)分解为x、y轴上的加速度　388
A.3.3　将加速度加入速度向量　388
A.3.4　将速度向量加入位置坐标　388
A.4　第6章　388
A.4.1　移除越界物体　388
A.4.2　重置越界物体　389
A.4.3　屏幕环绕越界物体　389
A.4.4　应用摩擦力(正确方法)　389
A.4.5　应用摩擦力(简便方法)　389
A.5　第8章　389
A.5.1　简单缓动，详细版　389
A.5.2　简单缓动，缩略版　390
A.5.3　简单缓动，简易版　390
A.5.4　简单弹动，详细版　390
A.5.5　简单弹动，缩略版　390
A.5.6　简单弹动，简易版　390
A.5.7　有偏移量的弹动　390
A.6　第9章　391
A.6.1　基于距离的碰撞检测　391
A.6.2　多物体碰撞检测　391
A.7　第10章　391
A.7.1　坐标旋转　391
A.7.2　反向坐标旋转　391
A.8　第11章　391
A.8.1　动量守恒的数学表示　391
A.8.2　动量守恒的JavaScript代码　392
A.9　第12章　392
A.9.1　基本引力　392
A.9.2　引力公式的JavaScript实现　392
A.10　第14章　392
A.10.1　余弦定理　392
A.10.2　JavaScript中的余弦定理　392
A.11　第15章　393
A.11.1　基本透视图　393
A.11.2　Z排序　393
A.11.3　坐标旋转　393
A.11.4　三维距离计算　393