森林舞会,编程背后的魔法森林舞会程序源码

项目背景

“森林舞会”是一个结合了编程、动画和游戏创意的项目,最初源于一次对自然美感的探索,通过代码生成优美的森林场景,并赋予其动态的舞动效果,这个项目不仅展示了编程在艺术表达中的潜力,还体现了技术与艺术的完美结合。

技术实现

环境搭建

项目基于WebGL和Three.js框架构建,使用HTML5 Canvas作为后端渲染引擎,Three.js的强大动画库为项目提供了丰富的3D效果和光照模拟能力,项目运行在现代浏览器中,支持跨平台部署。

森林场景生成

场景生成分为两步:使用递归算法生成随机的森林结构,包括树干、树叶和地平面,每棵树的参数如大小、形状、颜色等由随机数生成,以确保自然的不规则美感,通过光照模型和阴影算法,为场景增加真实感。

动态舞动效果

舞动效果通过物理模拟实现,每棵树被赋予一定的质量、刚性和碰撞响应参数,当场景渲染时,动态系统会模拟风力对树木的推拉力,使其产生自然的摆动和相互影响,这种模拟基于刚体动力学方程,结合数值积分方法(如欧拉法)进行计算。

交互功能

用户可以通过键盘或触摸屏控制森林的动态效果,使用键盘方向键调整整体旋转角度,使用鼠标控制缩放和移动视角,这些交互功能增强了用户的沉浸感,使他们能够更深入地探索森林的舞动之美。

代码展示

以下是项目的核心代码片段,展示了生成森林和动态效果的关键逻辑:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>森林舞会</title>
    <style>
        body { margin: 0; overflow: hidden; }
        canvas { display: block; }
    </style>
</head>
<body>
    <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/r128/three.min.js"></script>
    <script>
        // 初始化
        const scene = new THREE.Scene();
        const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
        const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });
        renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
        document.body.appendChild(renderer.domElement);
        // 树生成器
        function generateTree(x, y, z) {
            const length = Math.random() * 10 + 5;
            const angle = Math.random() * Math.PI * 2;
            const thickness = Math.random() * 0.5 + 0.5;
            const treeGeometry = new THREE.CylinderGeometry(length, 0.5, 0.5, 32);
            const treeMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial({
                color: new THREE.Color(Math.random(), Math.random(), Math.random()),
                roughness: 0.5,
                metalness: 0.3
            });
            const tree = new THREE.Mesh(treeGeometry, treeMaterial);
            tree.rotation.x = angle;
            scene.add(tree);
            const leafGeometry = new THREE.PlaneGeometry(10, 10, 32, 32);
            const leafMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial({
                color: new THREE.Color(0.8, 0.8, 0.8),
                roughness: 0.2,
                metalness: 0.9
            });
            const leaf = new THREE.Mesh(leafGeometry, leafMaterial);
            leaf.rotation.x = angle;
            leaf.position.y = length * 0.5;
            scene.add(leaf);
            const rootGeometry = new THREE.CylinderGeometry(length, 0.1, 0.1, 32);
            const rootMaterial = new THREE.MeshPhongMaterial({
                color: new THREE.Color(0.5, 0.5, 0.5),
                roughness: 0.4,
                metalness: 0.2
            });
            const root = new THREE.Mesh(rootGeometry, rootMaterial);
            root.rotation.x = angle;
            root.position.y = -length * 0.5;
            scene.add(root);
            if (Math.random() > 0.7) {
                generateSubtree(x + length * Math.cos(angle), y + length * Math.sin(angle), z);
            }
        }
        function generateSubtree(x, y, z) {
            const scale = Math.random() * 0.3 + 0.7;
            generateTree(x * scale, y * scale, z * scale);
        }
        // 动态系统
        function updateDynamicSystem() {
            const wind = new THREE.Vector3(
                Math.sin(Date.now() * 0.001) * 2,
                Math.cos(Date.now() * 0.001) * 2,
                0
            );
            const trees = scene.children.filter(tree => tree.material.metalness > 0);
            trees.forEach(tree => {
                const position = new THREE.Vector3(tree.position.x, tree.position.y, tree.position.z);
                const force = new THREE.Vector3(
                    (position.x - 5) * 0.01,
                    (position.y - 5) * 0.01,
                    0
                );
                force.multiplyScalar(wind);
                tree.position.add(force);
                tree.rotation.y += force.y * 0.1;
            });
            requestAnimationFrame(updateDynamicSystem);
        }
        // 初始化动态系统
        updateDynamicSystem();
        // 事件处理
        document.addEventListener('keydown', (event) => {
            if (event.code === 'ArrowUp') {
                camera.position.z += 5;
            } else if (event.code === 'ArrowDown') {
                camera.position.z -= 5;
            } else if (event.code === 'ArrowLeft') {
                camera.position.x -= 5;
            } else if (event.code === 'ArrowRight') {
                camera.position.x += 5;
            }
        });
        document.addEventListener('click', (event) => {
            const rect = window.getBoundingClientRect();
            const x = (event.clientX - rect.left) / rect.width;
            const y = (event.clientY - rect.top) / rect.height;
            camera.position.z = 5 / (x + y + 1);
        });
    </script>
</body>
</html>

效果展示

森林生成

项目首先生成一个随机的森林场景,每棵树的大小、形状和位置由算法随机决定,这种随机性模拟了自然中的不规则美感。

动态舞动

通过物理模拟,每棵树在风力作用下摆动,动态效果真实且生动,树的形态变化自然,展现出森林的活力。

交互体验

用户可以通过键盘或触摸屏控制视角,实现缩放、旋转和平移功能,这种交互方式增强了用户的沉浸感,使他们能够更深入地探索森林的舞动之美。

“森林舞会”项目通过编程和动画技术,将自然的美感与技术的精确结合,它不仅展示了编程在艺术表达中的潜力,还为学习和创作提供了丰富的灵感。

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