基本的なアニメーション

私たちが <canvas> 要素の操作に JavaScript を使うのは、とても簡単にインタラクティブなアニメーションを作成できるからです。本章では、いくつかの基本的なアニメーションで、その概要をつかんでいきます。

おそらく最大の制約は、キャンバスに図形を一度描画すると、その状態が維持されることです。アニメーションさせる場合にも、移動する部分と以前に描いた部分をすべて再描画する必要があります。複雑なフレームの再描画には時間がかかり、パフォーマンスは、実行しているコンピューターの速度に大きく依存します。

基本的なアニメーションの手順

フレームを描画させる手順は、このようになります。

  1. キャンバスをクリアする 描画する図形が(たとえば、背景画像のように)キャンバス全体を埋めない限り、以前に描画した図形をすべてクリアする必要があります。最も簡単な方法は、clearRect() メソッドを使うことです。
  2. キャンバスの状態を保存する キャンバスの状態に影響を与える設定(スタイル、変形など)を変更していて、フレームを描画するたびに元の状態を使用したい場合は、その状態を保存する必要があります。
  3. アニメ―ションさせる図形を描画する 実際に、フレームの描画を行います。
  4. キャンバスの状態を復元する 状態を保存した場合は、新しいフレームを描画する前に状態を復元します。

アニメーションの制御

図形は、キャンバスのメソッドを直接使用するか、カスタム関数を呼び出すことによって描画されます。通常は、スクリプトの実行が終了したときにのみ、これらの結果がキャンバスに表示されます。たとえば、for ループ内からアニメーションを実行することはできません。

つまり、一定の期間ごとに描画関数を実行する方法が必要です。このようなアニメーションを制御するには、 2 つの方法があります。

スケジュールの更新

まず、setInterval()setTimeout() があります。それから、window.requestAnimationFrame() 関数があります。これらは、特定の関数を一定時間で呼び出すために使用できます。

setInterval()

function で指定した関数を delay ミリ秒ごとに繰り返し実行します。

setTimeout()

function で指定した関数を delay ミリ秒後に実行します。

requestAnimationFrame(callback)

アニメーションを実行することをブラウザーに通知し、次の再描画の前にアニメーションを更新するため、ブラウザーが指定の関数を呼び出すように要求します。

ユーザーの操作が必要ない場合は、提供されたコードを繰り返し実行する setInterval() 関数が利用できます。ゲームを作成したい場合、キーボードまたはマウスのイベントを使用したアニメーションを制御するためには setTimeout() が利用できます。イベントリスナー (EventListener) を設定することで、ユーザーの操作を取得し、アニメーション関数を実行します。

Note: 以下の例では、window.requestAnimationFrame() メソッドを使用してアニメーションを制御します。requestAnimationFrame メソッドは、フレームを描画する準備ができた時にシステムがアニメーションフレームを呼び出すことで、よりスムーズで効率的な方法でアニメーションを提供します。通常、コールバック回数は 1 秒あたり 60 回となり、バックグラウンドタブで実行している場合は、レートが低くなることがあります。特にゲームのアニメーションループの詳細については、ゲーム開発ビデオゲームの解剖学を参照してください。

アニメーションする太陽系

この例は、太陽系の小さなモデルをアニメーションさせます。

HTML

<canvas id="canvas" width="300" height="300"></canvas>

JavaScript

var sun = new Image();
var moon = new Image();
var earth = new Image();
function init() {
  sun.src = 'canvas_sun.png';
  moon.src = 'canvas_moon.png';
  earth.src = 'canvas_earth.png';
  window.requestAnimationFrame(draw);
}

function draw() {
  var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');

  ctx.globalCompositeOperation = 'destination-over';
  ctx.clearRect(0, 0, 300, 300); // clear canvas

  ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, 0.4)';
  ctx.strokeStyle = 'rgba(0, 153, 255, 0.4)';
  ctx.save();
  ctx.translate(150, 150);

  // 地球
  var time = new Date();
  ctx.rotate(((2 * Math.PI) / 60) * time.getSeconds() + ((2 * Math.PI) / 60000) * time.getMilliseconds());
  ctx.translate(105, 0);
  ctx.fillRect(0, -12, 40, 24); // 影
  ctx.drawImage(earth, -12, -12);

  // 月
  ctx.save();
  ctx.rotate(((2 * Math.PI) / 6) * time.getSeconds() + ((2 * Math.PI) / 6000) * time.getMilliseconds());
  ctx.translate(0, 28.5);
  ctx.drawImage(moon, -3.5, -3.5);
  ctx.restore();

  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.arc(150, 150, 105, 0, Math.PI * 2, false); // 地球の軌道
  ctx.stroke();

  ctx.drawImage(sun, 0, 0, 300, 300);

  window.requestAnimationFrame(draw);
}

init();

結果

アニメ―ションする時計

この例は、アニメーションする時計で現在時間を表示します。

HTML

<canvas id="canvas" width="150" height="150"></canvas>

JavaScript

function clock() {
  var now = new Date();
  var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');
  ctx.save();
  ctx.clearRect(0, 0, 150, 150);
  ctx.translate(75, 75);
  ctx.scale(0.4, 0.4);
  ctx.rotate(-Math.PI / 2);
  ctx.strokeStyle = 'black';
  ctx.fillStyle = 'white';
  ctx.lineWidth = 8;
  ctx.lineCap = 'round';

  // 文字盤の時
  ctx.save();
  for (var i = 0; i < 12; i++) {
    ctx.beginPath();
    ctx.rotate(Math.PI / 6);
    ctx.moveTo(100, 0);
    ctx.lineTo(120, 0);
    ctx.stroke();
  }
  ctx.restore();

  // 文字盤の分
  ctx.save();
  ctx.lineWidth = 5;
  for (i = 0; i < 60; i++) {
    if (i % 5!= 0) {
      ctx.beginPath();
      ctx.moveTo(117, 0);
      ctx.lineTo(120, 0);
      ctx.stroke();
    }
    ctx.rotate(Math.PI / 30);
  }
  ctx.restore();

  var sec = now.getSeconds();
  var min = now.getMinutes();
  var hr  = now.getHours();
  hr = hr >= 12 ? hr - 12 : hr;

  ctx.fillStyle = 'black';

  // 時針
  ctx.save();
  ctx.rotate(hr * (Math.PI / 6) + (Math.PI / 360) * min + (Math.PI / 21600) *sec);
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-20, 0);
  ctx.lineTo(80, 0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // 分針
  ctx.save();
  ctx.rotate((Math.PI / 30) * min + (Math.PI / 1800) * sec);
  ctx.lineWidth = 10;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-28, 0);
  ctx.lineTo(112, 0);
  ctx.stroke();
  ctx.restore();

  // 秒針
  ctx.save();
  ctx.rotate(sec * Math.PI / 30);
  ctx.strokeStyle = '#D40000';
  ctx.fillStyle = '#D40000';
  ctx.lineWidth = 6;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(-30, 0);
  ctx.lineTo(83, 0);
  ctx.stroke();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(0, 0, 10, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.fill();
  ctx.beginPath();
  ctx.arc(95, 0, 10, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.stroke();
  ctx.fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, 0)';
  ctx.arc(0, 0, 3, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.fill();
  ctx.restore();

  ctx.beginPath();
  ctx.lineWidth = 14;
  ctx.strokeStyle = '#325FA2';
  ctx.arc(0, 0, 142, 0, Math.PI * 2, true);
  ctx.stroke();

  ctx.restore();

  window.requestAnimationFrame(clock);
}

window.requestAnimationFrame(clock);

結果

ループする風景

この例は、左から右へ風景写真をスクロールさせます。Wikipedia からヨセミテ国立公園の画像を使いましたが、キャンバスよりも大きな任意の画像を使用できます。

HTML

この HTML には、画像がスクロール表示される <canvas> が含まれます。ここで指定する幅と高さは、 JavaScript のコードにある変数 CanvasXZSizeCanvasYSize の値と一致する必要があることに注意してください。

<canvas id="canvas" width="800" height="200"></canvas>

JavaScript

var img = new Image();

// ユーザー変数。これらをカスタマイズすると、スクロールする画像、方向、速度を
// 変更することができます。

img.src = 'capitan_meadows_yosemite_national_park.jpg';
var CanvasXSize = 800;
var CanvasYSize = 200;
var speed = 30; // 小さくすると速くなる
var scale = 1.05;
var y = -4.5; // 垂直オフセット

// メインプログラム

var dx = 0.75;
var imgW;
var imgH;
var x = 0;
var clearX;
var clearY;
var ctx;

img.onload = function() {
    imgW = img.width * scale;
    imgH = img.height * scale;

    if (imgW > CanvasXSize) {
        // image larger than canvas
        x = CanvasXSize - imgW;
    }
    if (imgW > CanvasXSize) {
        // image width larger than canvas
        clearX = imgW;
    } else {
        clearX = CanvasXSize;
    }
    if (imgH > CanvasYSize) {
        // image height larger than canvas
        clearY = imgH;
    } else {
        clearY = CanvasYSize;
    }

    // get canvas context
    ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');

    // set refresh rate
    return setInterval(draw, speed);
}

function draw() {
    ctx.clearRect(0, 0, clearX, clearY); // clear the canvas

    // if image is <= Canvas Size
    if (imgW <= CanvasXSize) {
        // reset, start from beginning
        if (x > CanvasXSize) {
            x = -imgW + x;
        }
        // draw additional image1
        if (x > 0) {
            ctx.drawImage(img, -imgW + x, y, imgW, imgH);
        }
        // draw additional image2
        if (x - imgW > 0) {
            ctx.drawImage(img, -imgW * 2 + x, y, imgW, imgH);
        }
    }

    // image is > Canvas Size
    else {
        // reset, start from beginning
        if (x > (CanvasXSize)) {
            x = CanvasXSize - imgW;
        }
        // draw additional image
        if (x > (CanvasXSize-imgW)) {
            ctx.drawImage(img, x - imgW + 1, y, imgW, imgH);
        }
    }
    // 画像を描画
    ctx.drawImage(img, x, y,imgW, imgH);
    // 移動量
    x += dx;
}

結果

マウス追跡アニメーション

HTML

<canvas id="cw"></canvas>

CSS

#cw {
  position: fixed;
  z-index: -1;
}

body {
  margin: 0;
  padding: 0;
  background-color: rgba(0, 0, 0, 0.05);
}

JavaScript

const canvas = document.getElementById("cw");
const context = canvas.getContext("2d");
context.globalAlpha = 0.5;

const cursor = {
  x: innerWidth / 2,
  y: innerHeight / 2,
};

let particlesArray = [];

generateParticles(101);
setSize();
anim();

addEventListener("mousemove", (e) => {
  cursor.x = e.clientX;
  cursor.y = e.clientY;
});

addEventListener(
  "touchmove",
  (e) => {
    e.preventDefault();
    cursor.x = e.touches[0].clientX;
    cursor.y = e.touches[0].clientY;
  },
  { passive: false }
);

addEventListener("resize", () => setSize());

function generateParticles(amount) {
  for (let i = 0; i < amount; i++) {
    particlesArray[i] = new Particle(
      innerWidth / 2,
      innerHeight / 2,
      4,
      generateColor(),
      0.02
    );
  }
}

function generateColor() {
  let hexSet = "0123456789ABCDEF";
  let finalHexString = "#";
  for (let i = 0; i < 6; i++) {
    finalHexString += hexSet[Math.ceil(Math.random() * 15)];
  }
  return finalHexString;
}

function setSize() {
  canvas.height = innerHeight;
  canvas.width = innerWidth;
}

function Particle(x, y, particleTrailWidth, strokeColor, rotateSpeed) {
  this.x = x;
  this.y = y;
  this.particleTrailWidth = particleTrailWidth;
  this.strokeColor = strokeColor;
  this.theta = Math.random() * Math.PI * 2;
  this.rotateSpeed = rotateSpeed;
  this.t = Math.random() * 150;

  this.rotate = () => {
    const ls = {
      x: this.x,
      y: this.y,
    };
    this.theta += this.rotateSpeed;
    this.x = cursor.x + Math.cos(this.theta) * this.t;
    this.y = cursor.y + Math.sin(this.theta) * this.t;
    context.beginPath();
    context.lineWidth = this.particleTrailWidth;
    context.strokeStyle = this.strokeColor;
    context.moveTo(ls.x, ls.y);
    context.lineTo(this.x, this.y);
    context.stroke();
  };
}

function anim() {
  requestAnimationFrame(anim);

  context.fillStyle = "rgba(0,0,0,0.05)";
  context.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);

  particlesArray.forEach((particle) => particle.rotate());
}

結果

その他の例

基本的なレイキャスター

キーボードを使ってアニメーションをどのように制御するか説明した良いサンプルです。

高度なアニメーション

高度なアニメーション技術と物の動きについて見ていきます。