canvas水波纹效果

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先看效果

演示效果

自然界中水波纹效果十分麻烦，我这里只是根据水波纹的几个特性，在理想环境下模拟水波纹的扩散效果。

这里应用到的属性有：扩散、波动、折射。

扩散：很好理解，水波纹会从触发原点开始向周围扩散

波动：水波纹就一直波，在切面上观看，就是一个正弦函数的波形图

折射：光在不同介质中传播速度不同导致出现折射效果。

如果在平静条件下，在垂直方向上看水底事物，很正常。

在波动条件下，因为水的上下波动，导致垂直方向上看到的水底物体，因为波的角度不同，导致水下事物反射的光到人眼的时候，出现一些偏移。

找出这个偏移的算法就是这个效果的精髓所在。

看下图：

基本算法如下：

1、根据公式，正弦函数的波形上的某个点的切线角度。
sople=cos(len)【sople为斜率，len正弦位置距离原点的位置】

2、 len要根据水波纹的波长除以2π算出一个周期下r的值
len=r*PI*2/waveLen【waveLen：水波一个周期的长度】
sople=cos(r*PI*2/waveLen)

3、知道斜率，求出切线的倾斜角
sopleDeg=atan(sople)
sopleDeg = (sopleDeg+360)%360

4、切线的倾斜角区间为0-360度，入射角区间0-90度
inDeg= sopleDeg%90

5、根据公式，入射角的正弦比上折射角的正弦为折射率
sin(inDeg)/sin(outDeg)=1.3333
sin(outDeg)=sin(inDeg)/1.3333
outDeg=asin(sin(inDeg)/1.3333)

6、根据如图，偏移角度为入射角减去折射角
shiftDeg=inDeg-outDeg

7、知道偏移角度和水深可以计算出偏移量
shift=tan(shiftDeg)*depth

8、将偏移量分解为X轴偏移和Y轴偏移
shiftX=cos(deg)*shift
shiftY=sin(deg)*shift【deg为当前位置和原点位置所成的夹角】

那么把真实位置的像素赋值给期待位置，处理所有的点，这样就得到的水波纹效果。

代码如下：

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
<meta http-equiv="Pragma" content="no-cache" />
<meta http-equiv="Cache-Control" content="no-cache" />
<meta http-equiv="Expires" content="0" />
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8" />
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<title>Document</title>
</head>
<body bgcolor="#000000">
<canvas id="canvas"></canvas>
<script type="text/javascript">
(function(){
var canvas = document.getElementById("canvas");
canvas.style.position = "absolute" ;
canvas.style.left = 0 ;
canvas.style.top = 0 ;
var cxt = canvas.getContext("2d");
var imgData ;//原始图片信息
var tempImageData ;//临时图片信息
var depth = 40 ;//水深
var waveLen = 30 ;//水波波长
var step = 0 ;//运动步长
var w , h ;//图片宽高
var sin = Math.sin,
cos = Math.cos,
tan = Math.tan,
atan = Math.atan,
asin = Math.asin,
sqrt = Math.sqrt,
abs = Math.abs ,
round = Math.round,
max = Math.max,
min = Math.min,
PI = Math.PI; var n = 1.3333 ;//n=sin(a1)/sin(a2) a2 = asin(sin(a1)/n) var p = {x:150.01,y:150.01};//水波圆心
var r,slope,slopeDeg,inDeg,outDeg,shiftDeg,dir,shift,shiftX,shiftY,position,tmpDepth;
var radius = 0 ;
var speed = 2 ;
var radiusWidth = 60 ;
var timerAnimate = 0 ;
var damp = 1; document.onmousedown = function(e){
if(timerAnimate)
clearInterval(timerAnimate);
p = {
x:e.pageX + 0.01,
y:e.pageY + 0.01
};
radius = 0 ;
damp = 1 ;
timerAnimate = setInterval(draw,40);
}
function draw(){
var t = new Date;
step += 1;
radius += speed ;
damp -= 0.01;
for(var x = 0 ; x < w ; x ++){
for(var y = 0 ; y < h ; y ++){
var pxObj = getPoint(imgData,x,y);
setPoint(tempImageData,x,y,pxObj);
}
}
cxt.putImageData(tempImageData,0,0);
console.log(new Date - t);
if(damp < 0){
if(timerAnimate)
clearInterval(timerAnimate);
cxt.putImageData(imgData,0,0);
}
}
function getPoint(img,x,y){
r = sqrt((x-p.x)*(x-p.x) + (y-p.y)*(y-p.y));
if(r < radius){
position = (r + step)/waveLen*PI*2;//当前位置的代表弧度
tmpDepth = sin(position)*waveLen/PI/2;//水波动引起的临时深度变化
slope = cos(position);//斜率
slopeDeg = atan(slope);//斜角
slopeDeg = abs(slopeDeg*PI*2)%90/(PI*2);//入射角保证为0-360
inDeg = slopeDeg;//入射角
outDeg = asin(sin(inDeg)/n);//折射角
shiftDeg = inDeg - outDeg ;//偏移角
shift = (x-p.x)/abs(x-p.x)*tan(shiftDeg)*(depth+tmpDepth)*damp ;//偏移量
deg = atan((y-p.y)/(x-p.x));
shiftX = cos(deg)*shift ;//X偏移量
shiftY = sin(deg)*shift ;//Y偏移量
x = round(max(0,min(w-1,x+shiftX)));
y = round(max(0,min(h-1,y+shiftY)));
}
var i = (y*w + x ) * 4 ;
var pxObj = [];
pxObj[0] = img.data[i];
pxObj[1] = img.data[i+1];
pxObj[2] = img.data[i+2];
return pxObj;
}
function setPoint(img,x,y,obj){
var i = (y*canvas.width + x ) * 4 ;
img.data[i] = obj[0];
img.data[i+1] = obj[1];
img.data[i+2] = obj[2];
img.data[i+3] = 255;
} function init(){
var img = new Image();
img.onload = function(){
canvas.width = this.width ;
canvas.height = this.height;
cxt.drawImage(this,0,0,this.width,this.height);
imgData = cxt.getImageData(0,0,this.width,this.height);
tempImageData = cxt.createImageData(imgData);
w = canvas.width ;
h = canvas.height ;
timerAnimate = setInterval(draw,30);
}
img.src = "4.jpg";
}
init();
})() </script>
</body>
</html>