HTML5 Canvas

HTML5 Canvas

Canvas ，HTML 5中引入它，可以做很多事情：画图、动画、游戏开发等等。本篇就主要讲解一下Canvas的基本作图。

内容摘要

1、Canvas 基础知识
- 1.1 Canvas元素
- 1.2 CanvasRenderingContext2D简介
2、Canvas 基本作图
3、Canvas 坐标变换

1、Canvas 基础知识

1.1 Canvas 元素

Canvas 中文翻译为：画布。

Canvas元素除了公用属性外，只有两个额外的属性：width, height,他们都是没有单位的，其实单位是px，但是不能写单位。如果不指定这两个属性，默认是width为300，height为150。

众所周知，html元素的样式，都可以用css样式来指定。Canvas也不例外。

<html>

<head>

<title>Canvas - 01</title>

<style>

body{

background:#dddddd;

}

#canvas{

margin:20px;

padding:20px;

background:#ffffff;

border:thin inset #aaaaaa;

width:600px;

height:300px;

}

</style>

</head>

<body>

Canvas not supported

</canvas>

var canvas = document.getElementById("canvas"),

ctx = canvas.getContext("2d");

ctx.font='38pt Arial';

ctx.fillStyle='cornflowerblue';

ctx.strokeStyle='blue';

ctx.fillText("Hello Canvas", canvas.width/2 -150, canvas.height/2 + 15);

ctx.strokeText("Hello Canvas stroke", canvas.width/2 -200, canvas.height/2 + 80);

</script>

</body>

</html>

我们期望的结果是这样的：

而实际的执行结果：

从执行结果看，它确实一个放大的hello，这是为什么呢？

其实我认为可以这样理解它，它是一个放映布，因为真正的绘图不在它上的，而是在一个绘图板上，绘图完毕投影到放映布上。这一点，类似于我们中学时候用过的幻灯片放映机，在一张玻璃板（绘图板）上写上习题，然后投影到放映布或者白墙上（画布）。

所以呢，这样一想，就明白了，当css样式中的width,height属性值与canvas元素的width,height的属性值不同时，会自动的将绘图板上的内容进行缩放到画布上。

Canvas 元素目前有三个方法：

通过getContext(“2d”);能够取得CanvasRenderingContext2D对象，然后就可以基于此上下文对象来作2d图了

通过getContext(“3d”);就可以进行3d作图，3d作图底层用的是WebGL。

1.2 CanvasRenderingContext2D简介

2、基本作图

2.1、线条

使用Canvas作图时，默认情况下是有这样一个坐标轴的：

在使用canvas作图时，需要按照一定的顺序来编写代码。

1）直线（Line）

要画一条线，代码编写过程一般是这样的：

Ctx.beginPath(); // 声明要开始一条线

Ctx.moveTo(x,y);// 指定线的起点。moveTo，就像是将画笔移动到某个点。

Ctx.lineTo(x,y);// 指定线的终点

Ctx.lineCap=”round”;// 设置线的两端（线帽），可选值有：butt,round,square。

Ctx.lineWidth=15;// 指定线的宽度

Ctx.strokeStyle=”#ff0000”;// 设置线的颜色，不设置则根据当前颜色。默认是黑色。

Ctx.stroke(); // 开始描边

2）曲线（Curves）

使用canvas可以做的曲线主要包括：圆弧、bezier曲线、quadratic曲线。

2.1) 圆弧（arc）

要做一条圆弧，编码的顺序一般是这样的：

Ctx.beginPath(); // 声明要开始一条新的path。

Ctx.arc(x,y,radius,startAngle,endAngle,antiClockwise); //指定弧线path

Ctx.lineWidth=15;// 指定线的宽度

Ctx.strokeStyle=’black’; // 指定线的颜色

Ctx.lineCap=”square”;// 指定线帽

Ctx.stroke();// 开始描边

在做圆弧时，最主要的就是ctx.arc。

该方法的参数列表：

参数	描述
x	圆的中心的 x 坐标。
y	圆的中心的 y 坐标。
r	圆的半径。
startAngle	起点的弧值。（弧的圆形的三点钟位置是 0 度）。
endAngle	终点的弧值。
antiClockwise	是否逆时针绘图，可选。False = 顺时针，true = 逆时针。

这里用的是弧度，不是角度。可能大家对角度都比较熟悉。

从起点，按照顺时针（或者逆时针）方向转一周，是360度（角度）。

如果以弧度来表示，则是按照顺时针（或者逆时针）方向转一周，弧度是 2*PI。

既然这里要求的是弧度值，大家熟悉的是角度，那么怎么将角度转换为弧度呢？

假定 f(x) => 360x = 2*PI 可以很容易推导出x=PI/180。也就是1度（角度）=PI/180弧度。

那么90^o= 90 * PI /180= 0.5 PI; 180^o= PI; 360^o= 2*PI。

下图是一张按照顺时针转动的弧度：

2.2）二次方曲线（quadratic curves）

二次方曲线，也称为抛物线。

维基百科时有关二次方曲线的描述：

https://en.wikipedia.org/wiki/Quadratic_function

Ctx.beginPath(); // 开始画线

Ctx.moveTo(x,y)；// 起点

Ctx.quadraticCurveTo(cx,cy,ex,ey);// 指定要画抛物线

Ctx.lineWidth=12; // 指定线宽带

Ctx.strokeStyle=”black”;// 指定线颜色

Ctx.lineCap=’butt’; // 指定线帽

Ctx.stroke(); // 开始描边

其中quadraticCurveTo（cx,cy,ex,ey）前两个参数表示控制点坐标，后两个参数表示终点坐标。

下面是一个demo:

2.3）三次方曲线（Bezier Curve）

Quadratic curve 有一个控制点，而Bezier curve 有两个控制点。

指定画bezier曲线的方法是：

Ctx.bezierCurveTo(c1x,c1y, c2x, c2y, ex, ey)；

3) Path

在画line,curve时，我们都用beginPath()来表示要启动一条path，然后进行画直线或者曲线。其实可以将他们串连起来。

在多条线串联的地方，称为lineJoin，它有三种形式：

4) 矩形（rectangle）

4.1 绘制矩形

绘制矩形，有两种方式：

Ctx.rect(x,y, width, height);

Ctx.strokeRect(x,y,width, height)；

区别是第一种需要beginPath()，第二种不需要。

4.2 填充矩形

绘制并填充矩形。

Ctx.fillRect(x,y,width, height);

4.3 清理rect

会把指定矩形内的内容全部清空。

Ctx.clearRect(x,y,widht, height);

5) 线条样式

从图上很容易看出来，butt,round,square的区别来。

2.2、文本

2.1 文本样式

在css中，设置问题的属性有：

然而并不能通过css style设定canvas中文本的样式。

Canvas中的text有自己的一套设置格式：

Ctx.font=”${font-style} ${font-size} ${font-family}” // 指定文本样子，大小，字体

Ctx.fillStyle=”blue” ;// 指定文本颜色

Ctx.textAlign=”center”; // 指定水平方向上的对齐方式

Ctx.textBaseline=”middle” 指定竖直方向上的对齐方式

Ctx.strokeStyle=”blue”; // 指定文本stroke颜色

2.2 填充文本

Ctx.fillText(text, x, y);

在canvas中填充的文本，是不会自动折行的，所以如果文本太长的话，需要自己控制折行显示。

2.3、图像、视频

在canvas加入图像、画布、视频,，使用drawImage即可。在将图像、画布、视频放到canvas时，可以整体放入，也可以剪切后放入。在使用API时，也有三种用法：

假设要添加的图像、画布、视频为源：

1）drawImage(img,x,y);

将源放到canvas的x,y处。

2）drawImage(img,x,y,width,height);

将源放到x,y处，并将源以width,height的尺寸来缩放显示。

3）drawImage(img,sx,sy,swidth,sheight,x,y,width,height);

将源从sx,sy出开始截取swidth,sheight的内容，然后缩放到width,height的尺寸，放到canvas的x,y处。

Image:要使用的图片、画布、视频

Sx,sy:从源的sx,sy坐标处剪切

Swidth,Sheight:源的宽,高

X,y:放到canvas的x位置

2.4、填充样式

在填充时，可以有三种填充方式：

·color 填充为某种颜色

·gradient 填充为渐变颜色

·按pattern进行填充（使用它可以填充图片）

http://www.w3school.com.cn/tags/canvas_fillstyle.asp

3、坐标平移、转换、旋转

默认情况下，坐标原点是在Canvas的左上角。有时我们需要移动坐标轴、或者xy轴转换来进行操作。

3.1 translate 平移

该方法是对坐标平移，不是坐标系。

从效果上，给人的感觉是：在执行完 translate后，坐标轴原点位置由原来的（0,0）变为原来的(70,70)。之后的作图，就以新的坐标原点为(0,0)。

那么想要再将坐标原点重置，则需要将坐标轴再进行平移。

其实应该这样理解： (x0,y0) 进行一定的运算后成为（x1,y1），然后再进行沿着x,y轴进行平移xt,yt个单位到(x2,y2)

那么上面的代码，fillRect(10,10,100,50)就可以理解为：先在坐标系内以（10,10）为起点画一个长 100，宽50的矩形。

那么矩形的四个角的点是：

(10, 10) , (110, 10),

(10, 60) , (110, 60)

然后对每个点的沿着x轴平移 70，再沿着 y轴平移 70，那么就变成了：

(80,80),(180,80)

(80,130),(180,130)

用矩阵来表示坐标平移：

Translate(tx,ty)，实际在作图（点，线，面）时，会对grid内每一个要做图点，基于（tx,ty）进行平移运算。这个其实是向量运算。也可以看作是矩阵加运算。

(x,y) 经过 (tx, ty) 平移后的点的计算，使用矩阵运算就是：

[ x + [tx => [x+tx]

[y ] ty] [y+ty]

3.2 scale 缩放

scale(xPercent, yPercent) 参数是x,y轴的缩放百分比。大于1是放大，小于1是缩小。

假设默认是 1个长度占用1个像素。假设画一条长度为 10的直线，就是占用10个像素。

使用scale放大到200%后，画一条长度为 10的直线，就是占用20个像素。

也就是缩放的是坐标轴的长度。

[x [sx*x

y] * [sx, sy] => sy * y]

3.3 skew 拉伸

canvas API中，是没有这个方法的。

上面是一条线段（A，B），围绕起点（A）沿着x,y轴方向进行拉伸。

线段AB上的所有点（x,y），沿着x 轴方向进行拉伸后，坐标变为：（x + y * tan&，y）

线段AB上的所有点（x,y），沿着y 轴方向进行拉伸后，坐标变为：（x ， x * tanβ+ y）

用矩阵来表示拉伸，就是：

[ x * [1 ,tanβ => [x+y*tan&

y] tan&,1] x*tanβ+ y ]

3.3 rotate 旋转

该方法是对坐标轴旋转。

rotate（angle）参数是弧度。之前已经说过了，1度（角度）=PI/180弧度，那么假设你想转90^o，那么应该是rotate（90 * Math.PI/180 ）。

rotate 是坐标系旋转，参数是弧度值。

相关理论，可以参考：https://en.wikipedia.org/wiki/Rotation_matrix

用矩阵来表示：

[ x [x*cosθ-y*sinθ

y] * => x*sin θ + y*cos ]

3.3 transform 变换

线性方程： y = ax + b ；可以表示为 x 放大 a倍后，沿着y轴向上平移 b，

[a c e [x　 x' = ax + cy + e

b d f * y => y' = bx +dy +f

0 0 1 ] 1] 1 = 1

transform(xscala,yskew,xskew,yscala,xtranslate,ytranslate) 该方法是对坐标系进行平移、缩放、旋转的综合的操作。

xscala:x轴缩放

yskew:沿y轴方向拉伸

xskew:沿x轴方向拉伸

yscala:y轴缩放

xtranslate:沿x轴平移

ytranslate:沿y轴平移

矩阵中的a,b,c,d,e,f分别代表：

a = xscale

b= yskew

c =xskew

d= yscale

e = xtranslate

f = ytranslate

<!DOCTYPE html>
<html>
<body>

<canvas id="myCanvas" width="3000" height="1500" style="border:1px solid #d3d3d3;">
Your browser does not support the HTML5 canvas tag.
</canvas>

<script>

var c=document.getElementById("myCanvas");
var ctx=c.getContext("2d");

var length = 200, width = 20, height =80;
var angle= Math.PI/8;
var yskew = angle;
var xskew = Math.PI/2 - yAxisRarote;

var xTanslate = 240;
var yTanslate = 140;

var deltaYTranslate  = width,  deltaXTranslate = deltaYTranslate / Math.tan(angle) ;
 // 后面
ctx.transform(1,0,0,1,xTanslate ,yTanslate );
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(0,0,length,height);
 // 复原
ctx.transform(1,0,0,1, 0 - xTanslate , 0-yTanslate );

 // 前面
ctx.transform(1,0,0,1,xTanslate + deltaXTranslate ,yTanslate + deltaYTranslate  );
ctx.fillStyle="green";
ctx.fillRect(0,0,length,height);
 // 复原
ctx.transform(1,0,0,1,0-(xTanslate + deltaXTranslate), 0-(yTanslate + deltaYTranslate));

 // 左面
ctx.fillStyle="yellow";
ctx.transform(1,Math.tan(angle),0,1,xTanslate ,yTanslate );
ctx.fillRect(0,0, deltaXTranslate,height);
 // 复原
ctx.transform(1,-Math.tan(angle),0,1,0,0);
ctx.transform(1,0,0,1, 0-xTanslate , 0-yTanslate );

 // 顶面
ctx.fillStyle="#ACE";
ctx.transform(1,0,Math.tan(Math.PI/2 - angle),1, xTanslate ,yTanslate);
ctx.fillRect(0,0,length,width);
 // 复原
ctx.transform(1,0,-Math.tan(Math.PI/2 - angle),1,0,0);
ctx.transform(1,0,0,1, 0-xTanslate , 0-yTanslate );

</script>

</body>
</html>

下面是一个 Canvas transform 和 CSS transform 对照的例子：

posted @ 2017-08-24 15:29 乐享程序员阅读(1310) 评论(0) 编辑收藏举报

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