WPF弹性模拟动画

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Slider的Maximum属性设为1、LargeChange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：X、Y、弹性系数、流体摩擦力
之后将Ellipse的Canvas.Top及Canvas.Left属性分别绑定到Y和X，两个Slider的Value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X、Y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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