我们此次将要制作模拟物理中的弹性现象的交互动画,我们让一个小球向鼠标点击位置移动,这个移动的轨迹不是简单的位移,而是根据胡克定律计算得出的。

胡克定律:F=-kd

F代表弹性力的大小 d是拉伸的位移 k为弹性系数 在我们的动画中还将加入摩擦力,否则物体就如在真空中运动,永远不会停止。

需声明的是,以上知识并不属于我,也不是来自课本,要知道我的初中物理及格次数并不多,这些是来自于奇才Robert Penner的著作,而以下示例也是其书中Flash示例的翻版。

下面开始我们的示例:

首先我在Expression Design中设计了一个球的外观以及一个渐变的背景:

然后将它们导出为WPF资源字典,在Visual Studio中新建一个项目,引用上述资源做Ellipse元素和Window元素的背景,创建如下的界面:

需注意的是,要将两个SliderMaximum属性设为1LargeChange属性设为0.1,因为我们的两个属性取值范围都是在0-1之间。

在后台代码中将窗体的DataContext属性设为其自身,即“this”。 然后实现INotifyPropertyChanged接口,并设置4个用于前台绑定的4个属性:XY、弹性系数、流体摩擦力 之后将EllipseCanvas.TopCanvas.Left属性分别绑定到YX,两个SliderValue属性分别绑定到弹性系数和流体摩擦力。

之后为Window增加ContentRendered事件处理,在此将初始化一个计时器,以此来控制动画的每个帧:

DispatcherTimer 帧计时器;

 

private void Window_ContentRendered(object sender, EventArgs e)

{

    帧计时器 = new DispatcherTimer();

    帧计时器.Tick += new EventHandler(帧计时器_Tick);

    帧计时器.Interval = TimeSpan.FromMilliseconds(10);

    帧计时器.Start();

}

 

double x = 0;

double y = 0;

 

void帧计时器_Tick(object sender, EventArgs e)

{

    var X轴弹力 = (X - 目标位置.X) * -弹性系数;

    x += X轴弹力;

    x *= 1-流体摩擦力;

    X += x;

    var Y轴弹力 = (Y - 目标位置.Y) * -弹性系数;

    y += Y轴弹力;

    y *= 1 - 流体摩擦力;

    Y += y;

}

计时器每次触发时,都将进行位置计算,并调整XY的值。

其中的目标位置是在鼠标单击时指定的,为此还要为Window增加PreviewMouseLeftButtonDown事件处理:

private void Window_PreviewMouseLeftButtonDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)

{

    var p = e.GetPosition(this);

    目标位置 = new Point(p.X - Ball.ActualWidth / 2, p.Y - Ball.ActualHeight / 2);

}

在此事件处理中,将目标位置设为鼠标当前坐标减去Ellipse元素的实际尺寸的一半,这样在移动完成后,球的中心点就位于鼠标的点击处了。

PS:将PreviewMouseLeftButtonDown事件改为MouseLeftButtonDown也是可行的,但是窗体内的控件如果截获并处理了点击事件,那么将不会引发球体移动。

现在编译和运行后,显示的程序界面效果如下:

通过点击可以使球移动,调整两个参数可以看到不同的移动效果。

你可以通过下面这个视频大略了解此示例的效果,但它与实际的流畅度有些差距,程序中的帧频应当是每秒100帧的,而视频只有每秒25帧。

源视频下载(清晰度高一些):http://www.box.net/shared/fjv5kucgns

本文章的PDF文档下载:http://www.box.net/shared/rlqoqf5lkp

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