用Scratch制作烟花

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原文作者 | CG

原文标题 | 用Scratch制作烟花

标签：难度中级；动画；变量；随机数；克隆；轨迹；画笔；烟花；

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今天我们来介绍一些烟花的知识，并用Scratch编程制作烟花动画。先来看看动画效果吧：

上面的烟花动画其实是由四种不同类型的烟花特效组成的。它们可是全部都是通过画笔实时计算出来的哟。

1.     知识点

本文介绍的烟花制作方法使用了下面的知识点：

1.1 重力加速度（抛物线）

烟花是是由火药和金属粉末组成的，五彩缤纷的颜色其实是燃烧时不同的金属离子（如镁、铝等）与氧分子发生化学反应而发出的独特颜色。所以烟花是有重量的。有重量的物体在大气中运动都会受到地球引力的作用，呈现出抛物线轨迹。所以要制作好烟花效果首先要知道如何通过编程描述抛物线。简单来说就是：

• 垂直方向下落速度会越来越快（有一个面向地心的固定的加速度）

• 水平方向速度不变

关于抛物线运动的更多知识可参考千里马的这篇文章：从"愤怒的小鸟"学习用编程展示物理规律

1.2 渐隐效果（彗星效果）

 

这是做烟花轨迹的一个窍门和重点。我们希望看到的烟花线条轨迹是头部较亮，尾部较暗，呈渐隐效果，如下图：

 

这种效果的实现方法是：

-       制作一个和屏幕一样大的全黑角色：

-       把该角色的虚像效果设成90（就是说它的透明度变成10%）

-       然后不停地使用图章让它覆盖屏幕：

这种实现方法的原理如下图所示：

• 画笔画出来的轨迹实际上是由一系列点组成的。如果画笔是从左向右运动的，则左边的点比右边的点先在舞台上出现。上图五个橙色方格代表了画笔的轨迹点，1最先出现，5最晚出现。

• 上面程序里虚像效果90的黑色角色相当于上图中标记为A的黑色方块。两个A叠起来就形成B的效果（B比A稍微黑一点），三个A叠起来就形成C，四个A叠起来就形成全黑的D。这个叠起来的动作就相当于程序里的“图章”。

• 把橙色方格和黑色方块叠起来就是最终效果。没有被黑色方块盖住的5号方格就是原来的颜色，4-3-2-1依次变暗，1或者更早之前出现的方格就完全看不到了。

动图效果如下： 

1.3 3D效果

 

有立体感的3D烟花更加好看，制作3D效果需要了解一定的3D知识。基本的3D知识请参考千里马这一篇文章：用Scratch做一个3D引擎

当然3D制作有点小复杂，也并不是制作烟花必需的。

好，下面可以开始制作了。

2.     制作方法

 

2.0 辅助角色

 

在开始画烟花轨迹之前，我们需要先建立两个角色：一个是上面1.2章节讲过的用来实现渐隐效果的黑色角色；另一个是声音角色，用来集中控制声音的播放。这样在其它角色里只需要广播播放某种声音的消息，这个声音角色就可以播放相对应的声音。

 

声音效果可以极大地增强现实感，所以请务必给动画配上声音。

 

2.1 烟花发射

首先，我们做出烟花发射上升的效果，其实就是用画笔画一条有重力加速度的从下往上升的曲线，再配上音效。

 

效果如下：

2.2 爆炸散开

-       接着，我们让烟花在上升到最高点时爆炸散开（vy=0时升到最高点，之后速度向下而下降）。散开其实就是使用克隆来产生很多的子烟花轨迹。

-       子烟花轨迹应该比上升时的轨迹要小。

-       为了使爆开后的各条烟花轨迹呈圆形，我们控制水平方向和垂直方向的速度，使得vx=2*cosA和vy=2*sinA（A是随机变化的角度值，代表速度的方向；2代表速度的值。这样使得每条子烟花的速度方向发生变化，但速度的值不变，形成圆形）。原理如下图所示：

 克隆体的程序：

第一种烟花效果做好了：

2.3 闪闪的烟花

接下来我们做下面这种闪闪的烟花效果：

-       首先是用克隆的方法画出很多条较细的烟花抛物线轨迹。同样一束烟花的出发点应该一样。通过改变它们的初始水平速度和垂直速度、以及线条颜色和大小，形成不同的烟花线条： 

效果： 

-       接下来做闪闪的亮点效果。首先是要改变角色的造型（变成一个纯色的圆形）；然后在克隆体的程序中，在烟花线条消失之前，使用图章留下圆点。由于章节1.2中提到的渐隐作用，图章留下来的圆点会一闪而过消失在黑暗中。记得改变圆点的大小和颜色哦。

第二种烟花效果也做好了：

2.4 烟花文字

接下来做烟花文字效果： 

-       首先是用造型工具创建一个文字角色

-       让文字先隐藏，先做出烟花发射上升效果

-       当烟花上升到最高点时（vy=0）即爆炸，然后文字出现，并使用像素化让其模糊。

-       之后文字做重力加速下落。

-       在下落过程中不停使用图章留下轨迹，并配合章节1.2中提到的渐隐作用。

-       再使用虚像使得文字逐渐消失

-       最后用同样方法做出其它的文字烟花，改变颜色、位置及发射时间，效果如下：

2.5 3D烟花

-       制作3D烟花效果需要了解3D特效的知识，请先参考此文《用Scratch做一个3D引擎》，设置好视点、投射面、旋转角度等：

-       3D烟花和2.1-2.2节介绍的2D烟花一样，也是包括发射上升-爆炸散开的过程。首先也是要先发射一条在y方向做重力加速运动的烟花

-       烟花上升到最高点后就爆炸散开：

-       为了使爆开后的各条烟花轨迹呈一个球体，我们控制x,y,z方向的速度，使得vy=2*sinA, vx=2*cosA*cosB，vz=2*cosA*sinB（A、B是随机变化的角度值，它们控制速度的方向；2代表速度的值。这样使得每条子烟花的速度方向发生变化，但速度的值不变，形成球体）。原理如下图所示：

克隆体程序：

3D烟花的效果：

最后我们把各种不同的烟花组合在一起，就是这个效果：

原程序请参考：

https://scratch.mit.edu/projects/284146235/

3.     小结

除了上面提到的知识点，做好烟花效果的一个重要窍门是：多使用随机数来改变时间、大小、颜色、速度等各种变量，做出各种不同的效果。烟花之所以吸引人，正是因为它们没有固定的模式，变幻莫测。同学们请尽情发挥自己的想象力，用编程做出更多更炫的烟花效果。

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