java - 如何使Java中的多边形对象脉动(例如Atari游戏“冒险”中的 chalice )

Question

这就是我在paintComponent中所拥有的（省略了其他大部分内容，只是与一个名为Item的对象对象有关，该对象带有多边形字段，if语句的显式参数对该问题并不重要）
目前，它显示为纯白色，因为我将颜色设置为全部255，但是我想使其逐渐平滑地过渡为不同的颜色，而不是频闪，更像是脉动，但我真的不知道该怎么称呼。我当时正在考虑将Color的显式参数替换为可循环通过该数组中的数字的数组，并以某种方式将其链接到TimerListener，但是我对图形是陌生的，因此我不确定这是否是实现此目的的最佳方法。

public void paintComponent(Graphics g) {
Graphics2D sprite = (Graphics2D) g;

if (chalice.getHolding() == true || roomID == chalice.getRoomDroppedIn()) {
            sprite.setColor(new Color(255, 255, 255));
            sprite.fill(chalice.getPoly());
        }
}

Answer 1

一些基本概念...


脉动效果需要沿两个方向移动，它需要淡入和淡出
为了知道应该应用多少“效果”，需要知道两件事。首先，整个效果要花多长时间（从完全不透明到完全透明再返回），动画要经过多长时间。


这不是一件容易的事情，有很多“状态”信息需要管理和维护，通常，与其他效果或实体分开进行。

在我看来，最简单的解决方案是设计某种“时间线”，该时间线沿时间线管理关键点（关键帧），计算每个点与其表示的值之间的距离。

退后一步。我们知道：


0％我们要完全不透明
50％我们希望完全透明
100％我们想完全不透明


上面考虑了我们要“自动反转”动画的情况。

使用百分比的原因是，它允许我们定义任何给定持续时间的时间轴，该时间轴将处理其余部分。在可能的情况下，始终使用这样的归一化值，这会使整个过程变得更加简单。

TimeLine

以下是一个非常简单的“时间轴”概念。它具有Duration，播放时间线的时间，关键帧和关键帧，这些关键帧在时间线的持续时间内提供关键值，并提供在时间线的整个生命周期中的特定点计算特定值的方法。

此实现还提供“自动”重播功能。也就是说，如果时间轴“结束”播放时指定了Duration，而不是停止播放，它将自动重置并在下一个周期（整整）中考虑“结束”的时间量

public class TimeLine {

    private Map<Float, KeyFrame> mapEvents;

    private Duration duration;
    private LocalDateTime startedAt;

    public TimeLine(Duration duration) {
        mapEvents = new TreeMap<>();
        this.duration = duration;
    }

    public void start() {
        startedAt = LocalDateTime.now();
    }

    public boolean isRunning() {
        return startedAt != null;
    }

    public float getValue() {
        if (startedAt == null) {
            return getValueAt(0.0f);
        }
        Duration runningTime = Duration.between(startedAt, LocalDateTime.now());
        if (runningTime.compareTo(duration) > 0) {
            runningTime = runningTime.minus(duration);
            startedAt = LocalDateTime.now().minus(runningTime);
        }
        long total = duration.toMillis();
        long remaining = duration.minus(runningTime).toMillis();
        float progress = remaining / (float) total;
        return getValueAt(progress);
    }

    public void add(float progress, float value) {
        mapEvents.put(progress, new KeyFrame(progress, value));
    }

    public float getValueAt(float progress) {

        if (progress < 0) {
            progress = 0;
        } else if (progress > 1) {
            progress = 1;
        }

        KeyFrame[] keyFrames = getKeyFramesBetween(progress);

        float max = keyFrames[1].progress - keyFrames[0].progress;
        float value = progress - keyFrames[0].progress;
        float weight = value / max;

        float blend = blend(keyFrames[0].getValue(), keyFrames[1].getValue(), 1f - weight);
        return blend;
    }

    public KeyFrame[] getKeyFramesBetween(float progress) {

        KeyFrame[] frames = new KeyFrame[2];
        int startAt = 0;
        Float[] keyFrames = mapEvents.keySet().toArray(new Float[mapEvents.size()]);
        while (startAt < keyFrames.length && keyFrames[startAt] <= progress) {
            startAt++;
        }

        if (startAt >= keyFrames.length) {
            startAt = keyFrames.length - 1;
        }

        frames[0] = mapEvents.get(keyFrames[startAt - 1]);
        frames[1] = mapEvents.get(keyFrames[startAt]);

        return frames;

    }

    protected float blend(float start, float end, float ratio) {
        float ir = (float) 1.0 - ratio;
        return (float) (start * ratio + end * ir);
    }

    public class KeyFrame {

        private float progress;
        private float value;

        public KeyFrame(float progress, float value) {
            this.progress = progress;
            this.value = value;
        }

        public float getProgress() {
            return progress;
        }

        public float getValue() {
            return value;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "KeyFrame progress = " + getProgress() + "; value = " + getValue();
        }

    }

}

设置时间表非常简单...

timeLine = new TimeLine(Duration.ofSeconds(5));
timeLine.add(0.0f, 1.0f);
timeLine.add(0.5f, 0.0f);
timeLine.add(1.0f, 1.0f);

我们指定一个 Duration并设置关键帧值。之后，我们只需要“启动”它，并根据播放的时间从 value中获取当前的 TimeLine。

对于一个看似简单的问题，这似乎需要大量工作，但请记住，这既动态又可重复使用。

它是动态的，因为您可以提供所需的任何 Duration，从而更改速度，它可以“正常工作”并且可重复使用，因为您可以为多个实体生成多个实例，并且可以对其进行独立管理。

例...

下面的示例仅使用Swing Timer充当动画的“主循环”。在每个循环中，它都会向 TimeLine询问“当前”值，该值仅充当“脉冲”效应的 alpha值。

TimeLine类本身已足够解耦，因此无论您如何建立“主循环”都无关紧要，只需启动它并在可能的情况下从中提取“当前”值即可。

import java.awt.AlphaComposite;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.Rectangle;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.time.Duration;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.Timer;
import javax.swing.UIManager;
import javax.swing.UnsupportedLookAndFeelException;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        new Test();
    }

    public Test() {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
                } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException | UnsupportedLookAndFeelException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }

                JFrame frame = new JFrame("Testing");
                frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
                frame.add(new TestPane());
                frame.pack();
                frame.setLocationRelativeTo(null);
                frame.setVisible(true);
            }
        });
    }

    public class TestPane extends JPanel {

        private TimeLine timeLine;
        private float alpha = 0;

        public TestPane() {
            timeLine = new TimeLine(Duration.ofSeconds(5));
            timeLine.add(0.0f, 1.0f);
            timeLine.add(0.5f, 0.0f);
            timeLine.add(1.0f, 1.0f);
            Timer timer = new Timer(5, new ActionListener() {
                @Override
                public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                    if (!timeLine.isRunning()) {
                        timeLine.start();
                    }
                    alpha = timeLine.getValue();
                    repaint();
                }
            });
            timer.start();
        }

        @Override
        public Dimension getPreferredSize() {
            return new Dimension(200, 200);
        }

        protected void paintComponent(Graphics g) {
            super.paintComponent(g);
            Graphics2D g2d = (Graphics2D) g.create();
            g2d.setComposite(AlphaComposite.SrcOver.derive(alpha));
            g2d.setColor(Color.RED);
            g2d.fill(new Rectangle(45, 45, 110, 110));
            g2d.dispose();

            g2d = (Graphics2D) g.create();
            g2d.setColor(getBackground());
            g2d.fill(new Rectangle(50, 50, 100, 100));
            g2d.setColor(Color.BLACK);
            g2d.draw(new Rectangle(50, 50, 100, 100));
            g2d.dispose();
        }

    }
}

我会将 TimeLine绑定为指定实体的效果的一部分。这会将 TimeLine绑定到特定实体，这意味着许多实体都可以拥有自己的 TimeLine来计算不同值和效果的验证

“有没有更简单的解决方案？”

这是一个主观的问题。 “可能”会有一种“更简单”的方法来完成相同的工作，但不会像这种方法那样具有可伸缩性或可重用性。

动画是一个复杂的主题，试图使其在复杂的解决方案中工作，运行多种不同的效果和实体只会使问题复杂化

我想出了制作 TimeLine泛型的想法，因此可以将其用于根据所需结果生成不同值的真实性，从而使其成为更加灵活和可重复使用的解决方案。

混色....

我不知道这是否是必要条件，但是如果您要混合使用一系列颜色，则 TimeLine在这里也可以为您提供帮助（您不需要那么长的时间）。您可以设置一系列颜色（用作关键帧），并根据动画的进度计算要使用的颜色。

混合颜色有些麻烦，我花了很多时间试图找到一个对我有用的不错的算法，在 Color fading algorithm?和 Java: Smooth Color Transition上进行了演示。