如何使 Java 中的多边形对象脉动（就像 Atari 游戏中的圣杯 "Adventure"）

Question

这就是我的 paintComponent 中的内容（省略了大多数其他内容，只是与名为 chalice 的 Item 对象有关的内容，带有多边形字段，if 语句的显式参数对于这个问题并不重要）目前，它显示为纯白色，因为我将颜色设置为全 255，但我想让它逐渐平滑地过渡到不同的颜色，而不是频闪，更像是脉动，但我真的不知道那叫什么。我正在考虑用循环遍历该数组中的数字的数组替换 Color 的显式参数，并以某种方式 link 到 TimerListener，但我是图形新手，所以我不确定这是否是最好的方法开始吧。

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...

脉动效果需要在两个方向上移动，需要淡入淡出
为了知道应该应用多少“效果”，需要知道两件事。首先，整体效果循环需要多长时间（从完全不透明到完全透明再返回）以及动画循环的距离。

这不是一件容易管理的事情，有很多“有状态”的信息需要管理和维护，并且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”，它沿着时间线管理关键点（关键帧），计算每个点之间的距离及其代表的值。

先退一步。我们知道：

0% 我们希望完全不透明
50% 我们希望完全透明
100% 我们希望完全不透明

以上考虑到我们要“自动反转”动画。

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线，时间线将处理其余部分。在可能的情况下，始终使用像这样的标准化值，它使整个事情变得简单得多。

`TimeLine`

以下是一个非常简单的“时间线”概念。它有一个 Duration，时间线播放的时间，关键帧，它提供时间线持续时间内的关键值，以及计算时间线生命周期内特定点的特定值的方法。

此实现还提供“自动”重播功能。也就是说，如果时间线播放“结束”，它被指定 Duration，而不是停止，它会自动重置并考虑“结束”的时间量作为下一个循环的一部分（整洁）

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();
        }

    }

}

设置时间线非常简单...

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

我们给出指定的 Duration 并设置关键帧值。之后我们只需要“启动”它并根据播放时间从 TimeLine 中获取当前的 value。

对于看似简单的问题，这似乎需要大量工作，但请记住，这是动态的且可重用的。

它是动态的，因为您可以提供任何您想要的 Duration，从而改变速度，它将“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它将独立管理。

示例...

以下示例简单地使用 Swing Timer 作为动画的“主循环”。在每个循环中，它向 TimeLine 询问“当前”值，它只是作为“脉动”效果的 alpha 值。

TimeLine class 本身已经足够解耦，以至于你“如何”建立你的“主循环”并不重要，你只需启动它运行并且尽可能从中提取“当前”值...

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 作为指定实体效果的一部分。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

“有更简单的解决方案吗？”

这是一道主观题。 “可能”有一种“更简单”的方法可以完成同样的工作，但不像这种方法那样可扩展或可重复使用。

动画是一门复杂的学科，试图使其在复杂的解决方案中发挥作用，运行多种不同的效果和实体只会使问题复杂化

我考虑过让 TimeLine 通用的想法，这样它就可以根据期望的结果生成不同值的真实性，使其成为一个更加灵活和可重复使用的解决方案.

颜色混合....

我不知道这是否是一项要求，但如果您想要混合一系列颜色，TimeLine 也可以帮助您（您不需要持续时间，所以很多）。您可以设置一系列颜色（充当关键帧）并根据动画的进度计算要使用的颜色。

混合颜色有点麻烦，我花了很多时间试图找到一个适合我的像样的算法，在Color fading algorithm? and Java: Smooth Color Transition

中有演示

如何使 Java 中的多边形对象脉动（就像 Atari 游戏中的圣杯 "Adventure"）

How can I make a polygon object in Java pulsate (like the chalice in the Atari game "Adventure")

java

graphics

timer

colors

paintcomponent

`TimeLine`

示例...

“有更简单的解决方案吗？”

颜色混合....