HTML5のCanvasでつくるダイナミックな表現―CreateJSを使う

第26回 パーティクルを使い回しながらさまざまな楕円軌道で回す

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前回の第25回「楕円軌道に残像を描きながら回るパーティクル」では、黒い背景に残像が残るパーティクルを楕円軌道で重ねた(再掲第25回図3)⁠そして,楕円軌道の中心はCanvasの真ん中に定めた。今回は,違った方程式で楕円軌道を描きたい。

第25回図3 楕円軌道の残像に重なるインスタンスが明るさを増す(再掲)

第25回図3 楕円軌道の残像に重なるインスタンスが明るさを増す(再掲)

楕円軌道を速度から導く

前回のサンプルの楕円軌道は,第25回コード1パーティクルを定めるクラスにメソッド(move())としてつぎのように定めた。

Particle.prototype.move = function(advance) {
  var angle = this.angle + advance;
  this.x = this.centerX + this.radius * Math.cos(angle);
  this.y = this.centerY + this.radius * 0.8 * Math.sin(angle);
  this.angle = angle;
};

このコードでインスタンスが楕円軌道を動くのは,つぎのような円周上の座標を導く方程式にもとづく。円の中心座標と半径が与えられると,現行の角度を変えれば座標が円周上を動く。そして,半径を水平と垂直で違う長さにすると,軌道が楕円になった。なお,角速度は描画のたびに加える定数の角度だ。

現行角度 += 角速度
水平座標(x) = 水平中心座標 + 半径×cos(現行角度)
垂直座標(y) = 垂直中心座標 + 半径×sin(現行角度)

上記の方程式は,現行角度から直ちに軌道上の座標を求めた。しかし,一般に物体の運動は,現在の座標に速度を加えても導ける。円軌道を速度から定めたのが,つぎの方程式だ。この場合,中心座標が要らないことに注目してほしい。また,半径を水平と垂直で変えれば,やはり楕円軌道が描ける。

現行角度 += 角速度
水平速度 = -半径×角速度×sin(現行角度)
垂直速度 = 半径×角速度×cos(現行角度)
水平座標(x) += 水平速度
垂直座標(y) += 垂直速度

細かい説明より先に,この方程式でパーティクルのクラス(Particle)に定めるメソッドを書き替えてみよう。クラスの定め全体は後にコード1としてまとめた。抜き書きしたJavaScriptコードがつぎのとおりだ。アニメーションのメソッド(move())だけでなく,パーティクルのインスタンスにプロパティを定めるメソッド(reset())にも手が加わっている。

Particle.prototype.reset = function(x, y, radius, angle) {
  // this.centerX = x;
  // this.centerY = y;
  this.x = x;
  this.y = y;
  this.speedX = radius * Math.cos(angle);
  this.speedY = radius * Math.sin(angle);
  // this.radius = radius;
  this.angle = 0;    // angle;
};
Particle.prototype.move = function(advance) {
  var angle = this.angle + advance;
  // this.x = this.centerX + this.radius * Math.cos(angle);
  // this.y = this.centerY + this.radius * 0.8 * Math.sin(angle);
  var velocityX = this.speedX * Math.sin(angle);
  var velocityY = this.speedY * Math.cos(angle);
  this.x += velocityX;
  this.y += velocityY;
  this.angle = angle;
};

先に,パーティクルのアニメーションのメソッド(move())から見よう。ほぼ上記の方程式にしたがって書き替えただけだ。ただ,sinとcosの値に乗じる「半径×角速度」の値は,アニメーションを始めたら変わることがない。そこで,プロパティを定めるメソッド(reset())で,値はプロパティ(speedXとspeedY)とした(後述ランダムな楕円軌道のバランスをとる参照)⁠

さらに,プロパティを定めるメソッド(reset())では,前述のとおり軌道の中心座標をプロパティにもたなくて済む。また,軌道の半径も,速度の係数に使うだけなので,プロパティには要らない。また,現行角度(angle)は0から始めることにした。

クラス(Particle)からパーティクルをつくってアニメーションさせる第25回コード4楕円軌道の残像に重なったパーティクルが輝きながら消えてゆくにもひとつ手が加わる。インスタンスにプロパティを与える関数(resetParticle())から渡すランダムな半径(radius)の値の範囲はつぎのように変えた。楕円軌道の半径そのものでなく,速度を変える係数として用いられるからだ。

function resetParticle(particle) {
  // var radius = 40 + Math.random() * 50;
  var radius = 1 + Math.random();
  var angle = Math.random() * Math.PI * 2;
  particle.reset(center.x, center.y, radius, angle);
}

楕円軌道で動くパーティクルをつくるクラス(Particle)は,つぎのコード1のように書き替えた。初めにインスタンスが置かれた座標から,速度を決めて,それぞれの楕円軌道で回る図1)⁠

コード1 楕円軌道で動くパーティクルを定めるクラス

function Particle(radius, color) {
  this.initialize();
  this.graphics.beginFill(color)
  .drawCircle(0, 0, radius)
  .endFill();
  this.compositeOperation = "lighter";
}
Particle.prototype = new createjs.Shape();
Particle.prototype.reset = function(x, y, radius, angle) {
  this.x = x;
  this.y = y;
  this.speedX = radius * Math.cos(angle);
  this.speedY = radius * Math.sin(angle);

  this.angle = 0;
};
Particle.prototype.move = function(advance) {
  var angle = this.angle + advance;
  var velocityX = this.speedX * Math.sin(angle);
  var velocityY = this.speedY * Math.cos(angle);
  this.x += velocityX;
  this.y += velocityY;
  this.angle = angle;
};

図1 パーティクルが初めに置かれたCanvasの中心からそれぞれの楕円軌道を描いて回る

図1 パーティクルが初めに置かれたCanvasの中心からそれぞれの楕円軌道を描いて回る

前掲コード1のクラス(Particle)からパーティクルのインスタンスを10個つくって,ランダムな楕円軌道で回すJavaScriptコードは,前述のとおり1行インスタンスに与えるランダムな係数値が変わるだけだ。だが,動きの違いが確かめやすいように,つぎのコード2にスクリプト全体を掲げた。

コード2 クラスでつくったパーティクル10個をそれぞれの楕円軌道で回す

var stage;
var total = 10;
var center = new createjs.Point();
var particles = [];
var fading = 0.04;
function initialize() {
  var canvasElement = document.getElementById("myCanvas");
  var stageWidth = canvasElement.width;
  var stageHeight = canvasElement.height;
  stage = new createjs.Stage(canvasElement);
  stage.autoClear = false;
  center.x = stageWidth / 2;
  center.y = stageHeight / 2;
  for(var i = 0; i < total; i++) {
    var radius = 1 + Math.random() * 4;
    var particle = new Particle(radius, "#0016E9");
    resetParticle(particle);
    particles.push(particle);
    stage.addChild(particle);
  }
  addBackground(stageWidth, stageHeight, fading);
  createjs.Ticker.timingMode = createjs.Ticker.RAF;
  createjs.Ticker.addEventListener("tick", tick);
}
function resetParticle(particle) {
  var radius = 1 + Math.random();
  var angle = Math.random() * Math.PI * 2;
  particle.reset(center.x, center.y, radius, angle);
}
function tick() {
  var count = particles.length;
  for(var i = 0; i < count; i++) {
    var particle = particles[i];
    moveParticle(particle);
  }
  stage.update();
}
function moveParticle(particle) {
  particle.move(Math.PI / 90);
}
function addBackground(width, height, alpha) {
  var background = new createjs.Shape();
  background.graphics.beginFill("black")
  .drawRect(0, 0, width, height)
  .endFill();
  stage.addChild(background);
  background.alpha = alpha;
}

著者プロフィール

野中文雄(のなかふみお)

ソフトウェアトレーナー,テクニカルライター,オーサリングエンジニア。上智大学法学部卒,慶応義塾大学大学院経営管理研究科修士課程修了(MBA)。独立系パソコン販売会社で,総務・人事,企画,外資系企業担当営業などに携わる。その後,マルチメディアコンテンツ制作会社に転職。ソフトウェアトレーニング,コンテンツ制作などの業務を担当する。2001年11月に独立。Web制作者に向けた情報発信プロジェクトF-siteにも参加する。株式会社ロクナナ取締役(非常勤)。

URLhttp://www.FumioNonaka.com/

著書

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