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Canvas y WebGL usando Three.js

canvas
Siguiendo con los post de Canvas. Les mostraré un pequeño ejemplo de la utilización de Three.js, una librería de Canvas y WebGL muy sencilla de implementar.
Lo primero como siempre es importarla entre nuestras etiquetas head de nuestro html.
http://ajax.googleapis.com/ajax/libs/threejs/r67/three.min.js
Y creamos un div dentro de las etiquetas body del html con el id basicMoveWithThree donde se creará nuestro canvas. Además yo le especifiqué un ancho y un alto: style=”width: 600px; height: 400px;”.
Pegaré todo el código de este ejemplo y luego lo explicaré. Lo que haremos será crear un cubo con WebGL el cuál rotará sobre su mismo eje. Este es un ejemplo bastante sencillo, la idea es solo mostrar lo fácil que es utilizar esta librería.
[javascript]
window.addEventListener(‘load’, eventWindowLoaded, false);
function eventWindowLoaded(){
basicMoveWithThree();
}
function basicMoveWithThree(){
var scene = new THREE.Scene();
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(25, window.innerWidth/window.innerHeight, 0.1, 1000);
camera.position.z = 5;

var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(600, 400);
renderer.setClearColor(‘#f7f7f7’, 1);
document.getElementById(‘basicMoveWithThree’).appendChild(renderer.domElement);

var geometry = new THREE.BoxGeometry(1,1,1);
var material = new THREE.MeshLambertMaterial({color: ‘blue’});
var cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(cube);

var ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x000044);
scene.add(ambientLight);

var directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff);
directionalLight.position.set(1, 1, 1).normalize();
scene.add(directionalLight);

var angularSpeed = 0.2;
var lastTime = 0;
var render = function(){
var time = (new Date()).getTime();
var timeDiff = time – lastTime;
var angleChange = angularSpeed * timeDiff * 2 * Math.PI / 1000;
cube.rotation.x += angleChange;
cube.rotation.y += angleChange;
lastTime = time;
renderer.render(scene, camera);
requestAnimationFrame(render);
};

render();
}
[/javascript]
En la primera parte del código cargo la función que contendrá mi script (esto es rutinario de javascript) y llamo a la función basicMoveWithThree declarada más abajo.
[javascript]
window.addEventListener(‘load’, eventWindowLoaded, false);
function eventWindowLoaded(){
basicMoveWithThree();
}
[/javascript]
Ahora ya la parte entretenida. Lo primero que debo hacer es crear una Escena donde si visualizará mi WebGL y es a esta donde se cargarán todos los elementos que vaya creando más adelante, y a su vez crear una cámara que será la perspectiva con la que veré la escena. Hay 3 tipos de cámaras: Camera, OrthographicCamera y PerspectiveCamera. Para este ejemplo usarémos la última, que recibe 4 parámetros:
– El campo de visión vertital de abajo hacia arriba en grados.
– Relación del aspecto del ancho dividido por la altura.
– Plano cercano.
– Plano lejano.
Y luego determino la posición de la cámara en grados.
[javascript]
var scene = new THREE.Scene();
var camera = new THREE.PerspectiveCamera(25, window.innerWidth/window.innerHeight, 0.1, 1000);
camera.position.z = 5;
[/javascript]
El paso siguiente es determinar la forma en que se renderizará el Canvas o el WebGL (para este caso será con WebGL), el tamaño del canvas, el color de fondo, la profundidad, la sombra, la gama, etc.
Hay 4 formas de renderizar: CanvasRenderer, WebGLRenderer, WebGLRenderTarget y WebGLRenderTargetCube.
Pero para este caso usaremos WebGLRenderer, con un tamaño de 600 de ancho y 400 de alto, y usé el color de fondo de mi blog #f7f7f7 (por defecto es negro).
[javascript]
var renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(600, 400);
renderer.setClearColor(‘#f7f7f7’, 1);
[/javascript]
Junto a crear la forma de renderizar debo especificar donde lo aplicaré, en este caso será a un div con id ‘basicMoveWithThree’.
[javascript]
document.getElementById(‘basicMoveWithThree’).appendChild(renderer.domElement);
[/javascript]
Ahora crearemos el cubo. Debemos especificar el tipo de figura que usaremos, estas pueden ser figuras geométricas o curvas. Geométricas pueden ser: BoxGeometry, CircleGeometry, CubeGeometry, CylinderGeometry, ExtrudeGeometry, IcosahedronGeometry, LatheGeometry, OctahedronGeometry, ParametricGeometry, PlaneGeometry, PolyhedronGeometry, RingGeometry, ShapeGeometry, SphereGeometry, TetrahedronGeometry, TextGeometry, TorusGeometry, TorusKnotGeometry y TubeGeometry.
Y los tipos de curvas pueden ser: ArcCurve, ClosedSplineCurve3, CubicBezierCurve, CubicBezierCurve3, EllipseCurve, LineCurve, LineCurve3, QuadraticBezierCurve, QuadraticBezierCurve3, SplineCurve y SplineCurve3.
Y así ya podemos espeficiar el tipo de material (o superficie) del cuál estará compuesto nuestro cubo. Estos pueden ser: LineBasicMaterial, LineDashedMaterial, Material, MeshBasicMaterial, MeshDepthMaterial, MeshFaceMaterial, MeshLambertMaterial, MeshNormalMaterial, MeshPhongMaterial, PointCloudMaterial, RawShaderMaterial, ShaderMaterial, SpriteCanvasMaterial y SpriteMaterial.
Es importante elegir bien el tipo de material de nuestros objetos ya que esto influirá si aplicamos otros aspectos al escenario como la luz. Para este ejemplo usaré MeshLambertMaterial y le pasaré el color azul como parámetro, la clase MeshLambertMaterial puede recibir varios parámetros como intensidad de la luz o la refracción.
Luego creamos el elemento pasandole el elemento geométrico y el material del cuál estará compuesto, para luego agregarlo al escenario definido anteriormente con la función ‘add’.
[javascript]
var geometry = new THREE.BoxGeometry(1,1,1);
var material = new THREE.MeshLambertMaterial({color: ‘blue’});
var cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(cube);
[/javascript]
También podemos trabajar con la luz y su dirección en el escenario. Los tipos de luz que podemos utilizar son: AmbientLight, AreaLight, DirectionalLight, HemisphereLight, Light, PointLight y SpotLight.
Para este ejemplo usaremos AmbientLight recibiendo como parámetro el color de la luz.
[javascript]
var ambientLight = new THREE.AmbientLight(0x000044);
scene.add(ambientLight);
[/javascript]
Y luego especificamos la dirección que tendrá la luz en la escena, también recibiendo el color de la luz.
[javascript]
var directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff);
directionalLight.position.set(1, 1, 1).normalize();
scene.add(directionalLight);
[/javascript]
El paso final es ejecutar la renderización, y especificar los movientos que queramos realizar sobre los objetos que agregamos a la escena. Podemos utilizar la diferencia del tiempo actual para controlar las revoluciones de rotación de los elementos (en mi caso del cubo). Y luego es importante ejecutar requestAnimationFrame(render); para que el Canvas o WebGL se aplique en forma de frames (se vuelva a llamar).
[javascript]
var angularSpeed = 0.2;
var lastTime = 0;
var render = function () {
var time = (new Date()).getTime();
var timeDiff = time – lastTime;
var angleChange = angularSpeed * timeDiff * 2 * Math.PI / 1000;
cube.rotation.x += angleChange;
cube.rotation.y += angleChange;
lastTime = time;
renderer.render(scene, camera);
requestAnimationFrame(render);
};
render();
[/javascript]
Y así finalmente nuestro WebGL se vería así!

Recuerden que pueden consultar toda la información de la librería en la página oficial y si tienen alguna observación o mejora del ejemplo no duden en comentarla. Saludos!

Matemáticas, física y animación con Canvas html5 – parte 1

canvas
Canvas es una de las cosas que encuentro más interesantes y entretenidas de HTML5, con ella podemos realizar desde gráficos, juegos y un sin fín de cosas sin necesidad de utitilizar ningún plugin en nuestro navegador. Para este ejemplo haremos una pelota (un punto grande) que rebote en contra una pared (caja).
Adjuntaré la librería de Modernizr para garantizar la compatividad en todos los navegadores. Agregando entre las etiquetas head el siguiente código.
<script src="http://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/modernizr/2.8.1/modernizr.min.js"></script>

Comenzaré este post escribiendo todo el código para este ejemplo y luego iremos explicando paso a paso lo que tenemos que hacer. Al final del post está el canvas funcionando.
Pegamos el siguiente código en nuestro head entre las etiquetas script del documento html.
[javascript]
window.addEventListener(‘load’, eventWindowLoaded, false);
function eventWindowLoaded(){
canvasAppPartOne();
}
function canvasSupport(){
return Modernizr.canvas;
}
function canvasAppPartOne(){
if(!canvasSupport()){
return;
}

function drawScreen(){
context.fillStyle = ‘#EEEEEE’;
context.fillRect(0, 0, theCanvas.width, theCanvas.height);
context.strokeStyle = ‘#000000’;
context.strokeRect(1, 1, theCanvas.width-2, theCanvas.height-2);
ball.x += xunits;
ball.y += yunits;
if(ball.x+15 > theCanvas.width || ball.x < 15){
angle = 180 – angle;
updateBall();
}else if(ball.y+15 > theCanvas.height || ball.y < 15){
angle = 360 – angle;
updateBall();
}
context.fillStyle = ‘#000000’;
context.beginPath();
context.arc(ball.x, ball.y, 15, 0, Math.PI*2, true);
context.closePath();
context.fill();
}
function updateBall(){
radians = angle * Math.PI/ 180;
xunits = Math.cos(radians) * speed;
yunits = Math.sin(radians) * speed;
}

var speed = 10;
var angle = 35;
var radians = 0;
var p1 = {x:20,y:20};
var xunits = 0;
var yunits = 0;
var ball = {x:p1.x, y:p1.y};
updateBall();

theCanvas = document.getElementById(‘canvasOne’);
context = theCanvas.getContext(‘2d’);
setInterval(drawScreen, 33);
}
[/javascript]

Luego entre las etiquetas body de nuestro html colocamos el contenedor de nuestro canvas.

<canvas id="canvasOne" width="600" height="300">
  Please update you browser!
</canvas>

Ahora a explicar el código.
Lo primero que hacemos es cargar todo nuestro script en la función load de javascript, para que cuando se cargue la página también lo haga nuestro script.
[javascript]
window.addEventListener(‘load’, eventWindowLoaded, false);
function eventWindowLoaded(){
canvasAppPartOne();
}
[/javascript]

Definimos las variables iniciales de nuestro script. Usaremos la variable speed para determinar la velocidad inicial de la pelota, angle para el ángulo inicial con el cuál se moverá la pelota, radians porque nuestra pelota se moverá en forma de vector con dirección y sentido, y utilizaremos radiales para transformar desde el ángulo, ya que será más legible para nosotros, p1 es la posición inicial de la pelota en la caja, xunits y yunits contendrán la suma que debe aplicarse a la posición de nuestra pelota mientras rebote por la caja, y finalmente ball que será nuestra pelota.
[javascript]
var speed = 10;
var angle = 35;
var radians = 0;
var p1 = {x:20,y:20};
var xunits = 0;
var yunits = 0;
var ball = {x:p1.x, y:p1.y};
[/javascript]

Luego referenciamos el elemento DOM en nuestro html, determinamos que trabajaremos bajo un contexto 2d y definimos el intervalo de refresco de nuestro canvas en milisegundos.
[javascript]
theCanvas = document.getElementById(‘canvasOne’);
context = theCanvas.getContext(‘2d’);
setInterval(drawScreen, 33);
[/javascript]

La función drawScreen será la encargada de pintar el canvas por cada intervalo que hayamos definido. Lo primero que pintamos es la caja con un borde para poder ver los límites. Las primeras dos lineas pintan el fondo y las dos siguiente pintan el borde.
[javascript]
context.fillStyle = ‘#EEEEEE’;
context.fillRect(0, 0, theCanvas.width, theCanvas.height);
context.strokeStyle = ‘#000000’;
context.strokeRect(1, 1, theCanvas.width-2, theCanvas.height-2);
[/javascript]

Ahora con una condición if, vamos podemos saber cuando la pelota choca con los el eje x y el eje y, así podemos cambiar la dirección del vector. En la primera linea si choca con el eje x y en la cuarta linea si choca con el vector y. El número 15 que le sumo a la variable “ball” corresponde radio de la pelota, ya que de no ser así, el borde de la caja chocaría con el centro de la pelota. Fíjese que estoy utilizando la función updateBall(), esta la explicaré un poco más adelante.
[javascript]
if(ball.x+15 > theCanvas.width || ball.x < 15){
angle = 180 – angle;
updateBall();
}else if(ball.y+15 > theCanvas.height || ball.y < 15){
angle = 360 – angle;
updateBall();
}
[/javascript]

Seguidamente dibujamos nuestra pelota que se moverá (o eso parece) por nuestra caja.
[javascript]
context.fillStyle = ‘#000000’;
context.beginPath();
context.arc(ball.x, ball.y, 15, 0, Math.PI*2, true);
context.closePath();
context.fill();
[/javascript]

Y ahora fuera de nuestra función drawScreen, definimos la función updateBall. Que se encargará de transformar nuestro cambio en el angulo que hicimos en el if anterior a radiales, con lo que finalmente cambiará la dirección de la pelota.
[javascript]
function updateBall(){
radians = angle * Math.PI/ 180;
xunits = Math.cos(radians) * speed;
yunits = Math.sin(radians) * speed;
}
[/javascript]
Y aquí está el resultado.
Espero que les haya servido y si tienen suguerencias para mejorar el código puedes escribirlas!
Saludos!

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