cos-design RippleWater & SmokeFog：水面涟漪与烟雾雾气怎么做

cos-design RippleWater & SmokeFog：水面涟漪与烟雾雾气怎么做

发布日期：2026-07-24
标签：前端 / React / WebGL / Canvas / 组件库 / cos-design / 视觉特效

活动页、品牌 Landing、登录页，常常需要一层「有空间感」的背景：水面能点出涟漪，雾气能被手拨开。很多项目会临时找一段 Three.js Demo 或 CSS 动画改一改——能用，但依赖重、参数难调，更谈不上做成可复用组件。

本文拆解 cos-design 里两个互补的背景动效组件：

组件	中文	渲染路线	一句话
RippleWater	水波纹	WebGL + CPU 高度场	真实感水面，点击产生物理扩散涟漪
SmokeFog	烟雾雾气	Canvas 2D + 噪声精灵	底部升起的雾气，点击向外拨散

两者同属「背景氛围」：默认 800×500、支持交互、无 Three.js 依赖，并共享 bindVisibilityPause、prefers-reduced-motion 等工程细节。下面讲清实现，也方便你直接装包试用。

Playground

• 水波纹：jiaxiantao.xyz/cos-design/…
• 烟雾雾气：jiaxiantao.xyz/cos-design/…

仓库：github.com/jiaxiantao/…
独立包：@cos-design/ripple-water@3.5.4 / @cos-design/smoke-fog@3.5.4
全量包：cos-design@3.5.4

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效果预览

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一、为什么这两个组件放在一起讲？

它们回答的是同一类产品问题：

页面底层要有「可交互的气氛」，但不要拖进一整套 3D 引擎。

差异在「材质」：

维度	RippleWater	SmokeFog
介质	液体表面	体积雾 / 烟柱
物理	2D 波动方程高度场	粒子漂浮 + 阵风场
GPU	片段着色（法线 / Fresnel / 高光）	无；离屏精灵 + screen 叠色
交互隐喻	点一下 → 涟漪扩散	点一下 → 雾被拨开
典型场景	科技 / 海洋 / 清凉主题 Hero	悬疑 / 夜景 / 氛围登录页

一起看，正好对照 「CPU 仿真 + GPU 着色」 与 「离线烘焙 + 轻量粒子」 两条路线——活动页里都很常用。

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二、RippleWater：高度场水面 + WebGL 着色

2.1 架构一句话

点击 → 在 192×192 高度场写入「中心凹陷 + 环形」
     → 每帧用邻居平均推进波动方程（×2 pass）
     → 高度上传为纹理 u_height
     → 片段着色器：法线 → Lambert / Fresnel / 高光闪烁 → 成图

React 只负责 canvas 生命周期与 props；真正「像水」的部分在 CPU 仿真 + 自写 GLSL，没有 Three.js / regl。

2.2 Props 一览

export interface RippleWaterProps {
  width?: number;              // 默认 800
  height?: number;             // 默认 500
  fromColor?: string;          // 水面渐变浅端，默认 '#52ade3'
  toColor?: string;            // 水面渐变深端，默认 '#013565'
  color?: string;              // 涟漪高光色，默认 '#a8d8f5'
  waveAmplitude?: number;      // 环境波浪强度 0~2，默认 1
  waveSpeed?: number;          // 环境波浪速度 0~3，默认 1
  shimmer?: number;            // 波光闪烁 0~2，默认 1
  reflection?: number;         // 反射强度 0~1，默认 0.38
  rippleStrength?: number;     // 点击涟漪力度 0~3，默认 1
  rippleRadius?: number;       // 落点半径（仿真格点）2~12，默认 6
  damping?: number;            // 衰减 0.9~0.999，默认 0.985
  spread?: number;             // 传播速度 0.3~0.7，默认 0.5
  interactive?: boolean;       // 是否响应点击，默认 true
  showHint?: boolean;          // 底部提示，默认 true
  hint?: string;               // 默认「点击水面产生涟漪」
}

2.3 关键算法①：高度场波动

经典二维波动的离散形式：下一点高度 ≈（四邻域加权 − 上一点）× 阻尼。

// 伪代码：每帧两遍，边界不更新
next[i] = (neighbors * spread - prev[i]) * damping;
// neighbors = 左 + 右 + 上 + 下

要点：

• 网格固定 SIM = 192，仿真成本与画布 CSS 尺寸解耦；
• 高度钳制在 ±1.5，防止数值爆炸；
• damping 越接近 1，涟漪越「悠」；spread 控制扩散快慢。

点击扰动不是简单挖一个洞，而是 中心软凹陷 + 外环抬升，更像水花溅开：

const center = Math.exp(-dist * dist * 0.55) * -0.35;
const ring = Math.exp(-Math.pow(dist - r * 0.55, 2) * 0.9);
curr[y * SIM + x] += strength * (center + ring * 1.1);

2.4 关键算法②：片段着色里的「像水」

高度纹理每帧上传后，着色器做三件事：

1. 合成高度：交互涟漪 + 多频正弦环境波（闲置时水面仍在呼吸）；
2. 有限差分法线：用左右上下高度估法线；
3. 光照：Lambert 漫反射 + Fresnel 反射天空 + Blinn-Phong 高光，再用阈值筛出「闪金」点。

环境波用多 octave 正弦叠出远近不同的涟漪感：

float ambientH(vec2 p, float t) {
  float h = 0.0;
  h += sin(p.x * 3.2 + t * 1.3) * cos(p.y * 2.4 - t * 0.9) * 0.45;
  h += sin(p.x * 6.8 - t * 1.7 + p.y * 1.1) * 0.22;
  h += sin(p.x * 12.0 + p.y * 9.0 + t * 2.4) * 0.08;
  h += sin(p.x * 1.4 + p.y * 1.8 + t * 0.55) * 0.35;
  return h;
}

高光侧用 step(0.992, glitter) 做硬阈值，只在法线几乎对准观察方向时爆亮——这是「波光粼粼」比单纯 pow(spec, N) 更脆的原因。

2.5 性能与可访问性

手段	作用
固定 192² 仿真	CPU 开销可预期（约 7 万邻域更新 / 帧 ×2 pass）
DPR ≤ 2	高分屏不过度放大 fill-rate
bindVisibilityPause	切标签页停仿真
prefers-reduced-motion	只画一帧静态水面
pointerdown 统一交互	避免 touch + click 双触发

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三、SmokeFog：FBM 精灵 + 阵风拨散

3.1 架构一句话

启动时烘焙 10 张 128×128 噪声烟贴
  → 烟团只从底部生成，缓升 + 游荡 + 生命周期淡入淡出
  → 点击生成 Gust（扩张半径 + 径向/旋流推力）
  → screen 混合叠画 → 体积感雾气

整条链路是 Canvas 2D，没有着色器；「贵」的噪声只在贴图烘焙时算一次。

3.2 Props 一览

export interface SmokeFogProps {
  width?: number;                                    // 默认 800
  height?: number;                                   // 默认 500
  density?: number;                                  // 0~1，默认 0.5 → 约 56~156 个烟团
  color?: string;                                    // 烟雾色，默认 '#d2d4d8'
  backgroundColor?: string | [string, string, string]; // 单色或 [上,中,下]
  speed?: number;                                    // 运动倍率 0~3，默认 1
  disperseStrength?: number;                         // 拨开力度 0~3，默认 1
  disperseRadius?: number;                           // 拨开范围倍率 0~3，默认 1
  interactive?: boolean;                             // 默认 true
}

3.3 关键算法①：离线 FBM 撕边烟贴

每张精灵用值噪声 + 4 octave FBM，把圆形半径 warp 成丝缕 / 破洞边缘，再乘径向衰减：

const n = fbm(...) * 0.7 + fbm(...) * 0.3;
const warped = r + (n - 0.45) * 0.55;
let density = Math.pow(Math.max(0, 1 - Math.max(0, warped)), 1.35);
density *= 0.55 + n * 0.7;

运行时只 drawImage + 旋转 / 拉伸，帧成本与「实时噪声流体」完全不在一个量级。color 变更时会重建贴图池，不必重启动画循环。

3.4 关键算法②：只从底部升起

烟团 spawnPuff 强制从画面底部出生，向上缓升；开场用 progress = random^1.75 预分布，让底部更浓、顶部更稀——像烟囱 / 晨雾，而不是满屏随机撒点。

绘制时：

• lifeAlpha：生命周期淡入淡出；
• heightDensity：越高越淡；
• globalCompositeOperation = 'screen'：交叠处像体积光，而不是糊成一团灰。

3.5 关键算法③：Gust 拨散（不是瞬间消失）

点击不是把粒子 opacity = 0，而是生成一个向外扩张的 阵风场：

• sin(π · spent) 包络：中间最强，首尾柔和；
• softCore + waveFront：中心软推、外缘波前稍强，避免爆炸感；
• 径向推力 + 轻微旋流 + 上抬；
• 同时变薄、略胀开，再用阻尼慢慢回到缓升。

const softCore = Math.exp(-t * t * 2.2) * (1 - t * 0.35);
const waveFront = Math.exp(-Math.pow((t - 0.72) / 0.32, 2));
const falloff = softCore * 0.55 + waveFront * 0.45;
// 径向为主，少量旋流
puff.vx += (nx * 0.55 + tx * 0.22 + noise * 0.12) * response * inertia;
puff.vy += (ny * 0.48 + ty * 0.22 - 0.06) * response * inertia;
puff.opacity *= 1 - response * 0.028;

同时最多约 4 个 Gust，防止连点把场景「吹穿」。

3.6 性能要点

手段	作用
10 × 128 精灵池	噪声只烘焙一次
density → 56~156 puff	密度可预期
DPR ≤ 2 + 可见性暂停	与 RippleWater 一致
reduced-motion	静态一帧

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四、两条路线怎么选？

你的需求	更合适
要「点一下有物理涟漪」、科技 / 海洋气质	RippleWater
要「雾气被拨开」、悬疑夜景 / 氛围登录	SmokeFog
目标机 WebGL 不稳定 / 只要 Canvas	SmokeFog
需要更强反射与波光参数	RippleWater（shimmer / reflection）
需要改烟雾色 / 三色背景渐变	SmokeFog（color / backgroundColor）

也可以同页组合：上层 SmokeFog 半透明叠在内容上做氛围，Hero 区再放 RippleWater——但记住 cos-design 一贯建议：一页一个强全屏动效背景，第二个请降尺寸或关掉交互。

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五、工程上的共同约定

两个组件都遵循同一套「组件库该有的事」：

1. configRef 热更新：调 props 不必拆掉 rAF 循环；
2. pointerdown + 仅左键：移动端与桌面行为一致；
3. @cos-design/shared：clamp、bindVisibilityPause；
4. 无障碍：prefers-reduced-motion 走静态帧；
5. 分包发布：可只装 @cos-design/ripple-water / @cos-design/smoke-fog，样式自动注入。

这和 WeatherBackground、Aurora 等背景组件同一套心智——装一个用一个，而不是拷一段 Demo。

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六、怎么用：安装与场景示例

6.1 安装

# 只要其中一个
pnpm add @cos-design/ripple-water
pnpm add @cos-design/smoke-fog

# 或整库
pnpm add cos-design

6.2 最小示例

import RippleWater from '@cos-design/ripple-water';
import SmokeFog from '@cos-design/smoke-fog';
// 或：import { RippleWater, SmokeFog } from 'cos-design';

<RippleWater
  width={960}
  height={540}
  fromColor="#52ade3"
  toColor="#013565"
  shimmer={1.2}
  rippleStrength={1.2}
/>

<SmokeFog
  width={960}
  height={540}
  density={0.55}
  speed={1}
  color="#d2d4d8"
  backgroundColor={['#14151c', '#1a1b24', '#0e0f14']}
  disperseStrength={1.2}
/>

6.3 Next.js

两者都依赖浏览器 API，SSR 请关掉：

import dynamic from 'next/dynamic';

const RippleWater = dynamic(() => import('@cos-design/ripple-water'), { ssr: false });
const SmokeFog = dynamic(() => import('@cos-design/smoke-fog'), { ssr: false });

6.4 适合放哪里？

• RippleWater：科技发布会 Hero、海洋 / 清凉主题活动页、需要「可点」的趣味背景；
• SmokeFog：夜景登录页、悬疑 / 游戏氛围页、需要一层可拨开的雾罩。

不适合：首屏字节极度敏感、且完全不需要动效的纯文档站或重度表单后台。

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结语

RippleWater 与 SmokeFog 想证明的是同一件事：

氛围背景可以做成「有物理手感」的组件，而不必引入 Three.js。

• RippleWater：CPU 高度场波动方程 + WebGL Fresnel / 高光——点击涟漪是算出来的，不是 CSS 圆环；
• SmokeFog：FBM 撕边精灵 + 阵风场拨散——雾气是升起来的，拨开后还会慢慢回来。

如果你正在做活动页或氛围型 Landing，打开 Playground 点两下比看文档更快：

• jiaxiantao.xyz/cos-design/…
• jiaxiantao.xyz/cos-design/…

pnpm add @cos-design/ripple-water @cos-design/smoke-fog

欢迎 Issue / PR，一起把背景动效做得更完整。

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系列延伸阅读

• cos-design WeatherBackground：用 Canvas 做一个「会变天」的背景引擎
• cos-design v3.0：从 15 个 Demo 到 49 个组件的视觉特效库
• cos-design：从视觉 Demo 到可发布组件库的完整实践

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参考

资源	链接
RippleWater Playground	jiaxiantao.xyz/cos-design/…
SmokeFog Playground	jiaxiantao.xyz/cos-design/…
GitHub	github.com/jiaxiantao/…
npm 全量包	www.npmjs.com/package/cos…
npm RippleWater	www.npmjs.com/package/@co…
npm SmokeFog	www.npmjs.com/package/@co…
2D 波动方程 / 高度场水面	经典 discrete wave equation 仿真
FBM 值噪声	程序化纹理常用手法

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