Гиперпространство на JavaScript

В одном проекте, приуроченном к сегодняшнему празднику дизайнерами была поставлена задача создать имитацию гиперпространства. Немного поразмыслив решил что правильнее будет использовать Canvas элемент — для SVG достаточно много элементов, да и поддержка среди браузеров не такая хорошая, для видео слишком большой фон, а значит слишком большой размер файла и долгая загрузка. Canvas, к слову, тоже не идеальный вариант — он сильно нагружает процессор и забирает относительно много оперативной памяти. Но все же…

        window.requestAnimFrame = (function(){              return  window.requestAnimationFrame       ||                      window.webkitRequestAnimationFrame ||                      window.mozRequestAnimationFrame    ||                      window.oRequestAnimationFrame      ||                      window.msRequestAnimationFrame     ||                      function(/* function */ callback, /* DOMElement */ element){                          window.setTimeout(callback, 1000 / 60);                      };          })();           function getRandomInt(min, max){              return Math.floor( Math.random() * (max - min + 1) ) + min;          } 

Подход 1. Наложение масштабированной картинки.

В дизайне была картинка звездного неба, которую я и решил использовать. Взял, загрузил, наложил на Canvas. Потом наложил с увеличением еще на один пиксель. Потом еще. Картинка получается красивая, но как-либо настраивать её не получится.

Полный код и демонстрация на jsfiddle.

В коде комментировать нечего, поэтому просто код.

Этот подход не имеет жизни по нескольким причинам:

• Исходная картинка всегда одного размера, а значит поддерживать разные разрешения затруднительно.
• Мало возможностей для кастомизации результирующей картины.
• Стирать через некоторое время уже пройденный путь достаточно затруднительно.
• Качество при большом увеличении слишком низкое.
• Это неинтересное решение.

Подход 2. Боевой.

Было решено рисовать каждую звезду и шлейф от нее отдельно.

Полный код и демонстрация на jsfiddle. Движение повешено на mousemove событие.

Итак, создаем массив звезд, генерируем для них начальные значения. Здесь x и y, понятное дело, координаты звезды, currentLife — показатель текущей длина шлейфа от звезды, nx, ny и life используются для реинициализации звезды, после остановки. color — один из вариантов в массиве colors. В принципе можно было сделать вообще любой цвет, но особенность в ограничении количества доступных цветов нам пригодится позже. Массива два, так в момент затухания необходимо показывать двигающиеся и неподвижные звезды одновременно. Конечно это можно (и, наверное, даже нужно) сделать через один массив с отдельным свойством у звезды, но от этого зависит дальнейшая логика и поэтому мне лень все переписывать.

      var colors = ["white","rgb(200,200,255)"];              function newStar(){               var life = getRandomInt(50,150);               var dx = getRandomInt(0,canvas.width);               var dy = getRandomInt(0,canvas.height);               return {                   x : dx,                   y : dy,                   nx : dx,                   ny : dy,                   life : life,                   currentLife : life,                   color : colors[getRandomInt(0,1)]               };           }              var stars = [];           var finStars = [];           var maxStars = 350;           for(var i = 0; i < maxStars; i++){               finStars.push(newStar());           }   

Теперь поговорим про отображение звезды. Здесь у нас включается простая математика:

Думаю не надо объяснять что dx относится к dy так же, как и ax к ay. Если взять dx равным значению currentLife, то dy = currentLife * ( y — cy ) / ( x — cx ). Кроме этого у каждой звезды есть два состояния — когда шлейф растет и когда убывает. Реализовать это достаточно просто через 4 значения: 2 постоянных и 2 переменных. Рисуем от (var1 > const1? var1: const1) до (var2 < const2? var2: const2). Получаем сначала растущую, а потом затухающую звезду.

Остается все это посчитать:

                        var x = stars[j].x, // (x,y) - это const1                               y = stars[j].y,                               dx = cx - stars[j].x,                                dy = cy - stars[j].y;                           if ( Math.abs(dx) > Math.abs(dy) ){                               var xLife = dx > 0 ? stars[j].life : - stars[j].life, // (xLife, yLife) - const2. Вообще star.life это вся продолжительность "жизни" звезды                                   yLife = xLife * dy / dx,                                   xCur = dx > 0 ? - stars[j].currentLife :  stars[j].currentLife, // (xCur,yCur) -var1                                   yCur = xCur * dy / dx,                                   xLast = dx > 0 ? xCur + stars[j].life : xCur - stars[j].life, // (xLast,yLast) - var2                                   yLast = xLast * dy / dx,                                   mod = "x";                           } else {                               var yLife = dy > 0 ? stars[j].life : - stars[j].life,                                   xLife = yLife * dx / dy,                                   yCur = dy > 0 ? - stars[j].currentLife :  stars[j].currentLife,                                   xCur = yCur * dx / dy,                                   yLast = dy > 0 ? yCur + stars[j].life : yCur - stars[j].life,                                   xLast = yLast * dx / dy,                                   mod = "y";                           }                               if(dx > 0 && dy > 0)                           {                               var qx = x - ( xLife < xLast ? xLife : xLast);                               var qy = y - ( yLife < yLast ? yLife : yLast);                               ctx.moveTo( qx < cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);                               var sx = x - ( xCur > 0 ? xCur : 0);                               var sy = y - ( yCur > 0 ? yCur : 0);                               ctx.lineTo( sx < cx ? sx : cx, sy < cy ? sy : cy);                               if ( mod == "x"){                                   ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, (qy < cy ? qy : cy) + 2);                               } else {                                   ctx.lineTo( (qx < cx ? qx : cx) + 2, qy < cy ? qy : cy);                               }                               ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);                               ctx.closePath();                               stars[j].nx = sx < cx ? sx : cx;                               stars[j].ny = sy < cy ? sy : cy;                           }                           if(dx < 0 && dy < 0)                           {                               var qx = x - ( xLife > xLast ? xLife : xLast);                               var qy = y - ( yLife > yLast ? yLife : yLast);                               ctx.moveTo( qx > cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);                               var sx = x - ( xCur < 0 ? xCur : 0);                               var sy = y - ( yCur < 0 ? yCur : 0);                               ctx.lineTo( sx > cx ? sx : cx, sy > cy ? sy : cy);                               if ( mod == "x" ){                                   ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, (qy > cy ? qy : cy) + 2);                               } else {                                   ctx.lineTo( (qx > cx ? qx : cx) + 2, qy > cy ? qy : cy);                               }                               ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);                               ctx.closePath();                               stars[j].nx = sx > cx ? sx : cx;                               stars[j].ny = sy > cy ? sy : cy;                           }                           if(dx < 0 && dy > 0)                           {                               var qx = x - ( xLife > xLast ? xLife : xLast);                               var qy = y - ( yLife < yLast ? yLife : yLast);                               ctx.moveTo( qx > cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);                               var sx = x - ( xCur < 0 ? xCur : 0);                               var sy = y - ( yCur > 0 ? yCur : 0);                               ctx.lineTo( sx > cx ? sx : cx, sy < cy ? sy : cy);                               if ( mod == "x" ){                                   ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, (qy < cy ? qy : cy) + 2);                               } else {                                   ctx.lineTo( (qx > cx ? qx : cx) + 2, qy < cy ? qy : cy);                               }                               ctx.lineTo( qx > cx ? qx : cx, qy < cy ? qy : cy);                               ctx.closePath();                               stars[j].nx = sx > cx ? sx : cx;                               stars[j].ny = sy < cy ? sy : cy;                           }                           if(dx > 0 && dy < 0)                           {                               var qx = x - ( xLife < xLast ? xLife : xLast);                               var qy = y - ( yLife > yLast ? yLife : yLast);                               ctx.moveTo( qx < cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);                               var sx = x - ( xCur > 0 ? xCur : 0);                               var sy = y - ( yCur < 0 ? yCur : 0);                               ctx.lineTo( sx < cx ? sx : cx, sy > cy ? sy : cy);                               if ( mod == "x" ){                                   ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, (qy > cy ? qy : cy) + 2);                               } else {                                   ctx.lineTo( (qx < cx ? qx : cx) + 2, qy > cy ? qy : cy);                               }                               ctx.lineTo( qx < cx ? qx : cx, qy > cy ? qy : cy);                               ctx.closePath();                               stars[j].nx = sx < cx ? sx : cx;                               stars[j].ny = sy > cy ? sy : cy;                           }   

В зависимости от того, в какую четверть попадает наша звезда, знаки перед значениями и сравнения отличаются, поэтом код практически дублируется 4 раза. Кроме того в переменной mod запоминается в какую координату считать ведущей ( то есть приравнивать dx к currentLife или dy). Без mod-а звезды в близи оси ординат будут «пролетать» слишком быстро, из за большого угла.

И последнее замечание – в оригинале используется всего два цвета, поэтому за один проход отрисовка на Canvas происходит всего два раза (так как указано два цвета). Все звезды одного цвета формируются в один путь, после чего выводятся на Canvas.

Остается все это обернуть в цикл и запустить.

Подход 3. Правильный.

Под правильным подходом я понимаю использование распространенных готовых решений и библиотек. Готовых решений при беглом осмотре не нашлось. В качестве библиотеки я решил попробовать libcanvas. Благо на Хабрахабре он представлен достаточно сильно.

Полный код и демонстрация на jsfiddle. (JSFiddle может не подгрузить atom и libcanvas с github-а, так что возможно надо будет несколько раз перезагрузить страницу)

В итоге получилось следующее:

    new function () {           var center, i, helper, stars;              LibCanvas.extract();                helper = new App.Light(new Size( document.width, document.height));                center = helper.app.rectangle.center;                stars = [];           for(i = 0; i < 350; i++){               new function() {                   var point = new Point(getRandomInt(document.width/2,document.width),document.height/2),                       length = getRandomInt(50,150),                       angle = getRandomInt(0,360),                            coords = [                           new Point(0,0),                           new Point(0,0),                           new Point(0,0)                       ],                       path = helper.createVector( new Path()                               .moveTo( coords[0] )                               .lineTo( coords[1] )                               .lineTo( coords[2] )                               .lineTo( coords[0] )).setStyle({fill:"rgb(150,150,150)",stroke:"rgb(150,150,150)"});                        point.rotate( - angle.degree(), center);                        var star = {                       point : point,                       length : length,                       angle : angle,                       coords : coords,                       live : 0,                       setLength : function(){                           if (arguments.length > 0){                               this.live = arguments[0];                           }                           this.coords[0].x = this.point.x;                           this.coords[0].y = this.point.y;                           this.coords[1].x = this.coords[0].x + this.live * Math.cos( this.angle.degree() );                           this.coords[1].y = this.coords[0].y - this.live * Math.sin( this.angle.degree() );                           this.coords[2].x = this.coords[1].x + 2 * Math.sin( this.angle.degree() );                           this.coords[2].y = this.coords[1].y + 2 * Math.cos( this.angle.degree() );                       },                       path : path                   };                   star.setLength();                      stars.push(star);               };           }                setInterval(function(){               for(var i = 0; i < 350; i++){                   stars[i].setLength( stars[i].live + 1 );                   stars[i].path.redraw();               }           },10);            };   

Надо сказать, что здесь, в отличие от боевого варианта, используется адекватная математика с тригонометрией, но я не стал дописывать до того же функционала. Скорость выполнения кода на libCanvas не сильно отличается от нативного метода, а кода в разы меньше и скорость разработки заметно выше. С самого начала я не стал использовать libCanvas по нескольким причинам: я ни разу не пользовался им до этого, я привык к чистому JavaScript и я боялся, что версия надстройка будет заметно медленней. Как оказалось боялся зря.

На этом все и еще раз с днем космонавтики!

Ссылки:
Пример с картинкой на jsfiddle.
«Боевой» пример на jsfiddle.
AtomJS и libCanvas для третьего примера.
Третий пример на libCanvas на jsfiddle. (может не заработать сразу из-за особенностей работы jsfiddle и github)
Промо сайт, для которого и создавался эффект.