什么是Javascript的粒子系统_如何使用Javascript模拟物理粒子效果?

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粒子系统在javaScript中是一种基于requestAnimationFrame和canvas 2D/webgl的手写循环编程模式,核心是初始化、更新状态、重绘三步,需控制数量、清空画布、使用deltaTime及边界重置。

什么是Javascript的粒子系统_如何使用Javascript模拟物理粒子效果?

粒子系统在 javascript 中本质是什么?

它不是浏览器内置 API,也不是某个标准库,而是一种基于 requestAnimationFrame + canvas 2D(或 WebGL)持续更新并绘制大量小对象的编程模式。每个“粒子”通常只是带位置、速度、加速度、颜色、半径等属性的普通 js 对象,系统本身由你手写的循环逻辑驱动。

用 Canvas 2D 实现基础粒子动画的关键步骤

避开框架(如 p5.js、three.js),从零写一个可运行的粒子效果,核心在于三件事:初始化粒子数组、每帧更新状态、每帧重绘。容易卡在「动不起来」或「越来越慢」——多数是因为没控制粒子数量或没清空画布。

  • canvas.getContext('2d') 必须复用,不要每帧都调用
  • 清空画布用 ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height),别用 ctx.fill() 覆盖背景(会残留)
  • 粒子位置更新需结合时间差(deltaTime),否则帧率波动会导致速度忽快忽慢
  • 超出边界的粒子建议重置(如飞出右边界就回到左边界),避免无限累积计算
const canvas = document.getElementById('canvas'); const ctx = canvas.getContext('2d'); const particles = Array.from({ length: 100 }, () => ({   x: Math.random() * canvas.width,   y: Math.random() * canvas.height,   vx: (Math.random() - 0.5) * 2,   vy: (Math.random() - 0.5) * 2,   radius: Math.random() * 2 + 1 })); 

function update() { particles.forEach(p => { p.x += p.vx; p.y += p.vy; if (p.x > canvas.width) p.x = 0; if (p.x < 0) p.x = canvas.width; if (p.y > canvas.height) p.y = 0; if (p.y < 0) p.y = canvas.height; }); }

function render() { ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); particles.forEach(p => { ctx.beginPath(); ctx.arc(p.x, p.y, p.radius, 0, Math.PI * 2); ctx.fillStyle = hsl(${p.x % 360}, 70%, 60%); ctx.fill(); }); }

function loop(timestamp) { update(); render(); requestAnimationFrame(loop); } requestAnimationFrame(loop);

加物理效果时最容易忽略的两个细节

想让粒子“像真实物体一样运动”,不是简单加个 vy += 0.1 就完事。重力、阻力、碰撞反馈这些看似简单的概念,在离散帧下极易失真。

  • 加速度应乘以 deltaTime / 16(假设目标 60fps),否则在高刷屏或卡顿时会严重偏移
  • 阻力(如空气摩擦)推荐用 vx *= 0.99 这类指数衰减,而不是每次减固定值——后者在低帧率下会让粒子“突然停住”
  • 粒子间碰撞检测若用两两比较(O(n²)),200 个粒子就约 4 万次运算,CPU 瞬间吃满;实际项目中几乎都用空间分割(如四叉树)或直接放弃精确碰撞,改用场力(如鼠标吸引/排斥)

什么时候该换 WebGL 或用现成库?

当粒子数稳定超过 500,或需要逐像素光照、纹理、阴影时,Canvas 2D 会明显掉帧,且代码维护成本陡增。这时 WebGL(通过 THREE.Points 或自定义 shader)是更合理的选择。但注意:three.jsPointsMaterial 默认不支持单粒子独立旋转或复杂生命周期,得自己写 shader 才能突破限制。

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如果只是做营销页里的飘雪、光点、烟花,用 pixi.js 或轻量库 particles.js 更省心;但它们的配置项藏得深,比如 particles.jsmove.enable 关闭后粒子仍可能因重力下落——因为默认启用了 gravity,得一并设为 { enable: false }

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