HTML5 中 canvas 的使用總結

1. 概述

Canvas API(畫布)用于在網頁實時生成圖像,并且可以操作圖像內容,基本上它是一個可以用JavaScript操作的位圖(bitmap)。

使用前,首先需要新建一個<canvas>網頁元素。

<canvas id="myCanvas" width="400" height="200">
  您的瀏覽器不支持canvas!</canvas>

上面代碼中,如果瀏覽器不支持這個API,則就會顯示<canvas>標簽中間的文字——“您的瀏覽器不支持canvas!”。

每個canvas節點都有一個對應的context對象(上下文對象),Canvas API定義在這個context對象上面,所以需要獲取這個對象,方法是使用getContext方法。

var canvas = document.getElementById('myCanvas');if (canvas.getContext) {  var ctx = canvas.getContext('2d');
}

上面代碼中,getContext方法指定參數2d,表示該canvas節點用于生成2D圖案(即平面圖案)。如果參數是webgl,就表示用于生成3D圖像(即立體圖案),這部分實際上單獨叫做WebGL API。

2. 繪圖方法

canvas畫布提供了一個用來作圖的平面空間,該空間的每個點都有自己的坐標,x表示橫坐標,y表示豎坐標。原點(0, 0)位于圖像左上角,x軸的正向是原點向右,y軸的正向是原點向下。

(1)繪制路徑

beginPath方法表示開始繪制路徑,moveTo(x, y)方法設置線段的起點,lineTo(x, y)方法設置線段的終點,stroke方法用來給透明的線段著色。

ctx.beginPath(); // 開始路徑繪制ctx.moveTo(20, 20); // 設置路徑起點,坐標為(20,20)ctx.lineTo(200, 20); // 繪制一條到(200,20)的直線ctx.lineWidth = 1.0; // 設置線寬ctx.strokeStyle = '#CC0000'; // 設置線的顏色ctx.stroke(); // 進行線的著色,這時整條線才變得可見

moveto和lineto方法可以多次使用。最后,還可以使用closePath方法,自動繪制一條當前點到起點的直線,形成一個封閉圖形,省卻使用一次lineto方法。

(2)繪制矩形

fillRect(x, y, width, height)方法用來繪制矩形,它的四個參數分別為矩形左上角頂點的x坐標、y坐標,以及矩形的寬和高。fillStyle屬性用來設置矩形的填充色。

ctx.fillStyle = 'yellow';
ctx.fillRect(50, 50, 200, 100);

strokeRect方法與fillRect類似,用來繪制空心矩形。

ctx.strokeRect(10,10,200,100);

clearRect方法用來清除某個矩形區域的內容。

ctx.clearRect(100,50,50,50);

(3)繪制文本

fillText(string, x, y) 用來繪制文本,它的三個參數分別為文本內容、起點的x坐標、y坐標。使用之前,需用font設置字體、大小、樣式(寫法類似與CSS的font屬性)。與此類似的還有strokeText方法,用來添加空心字。

ctx.font = "Bold 20px Arial"; // 設置字體ctx.textAlign = "left";// 設置對齊方式ctx.fillStyle = "#008600"; // 設置填充顏色ctx.fillText("Hello!", 10, 50); // 設置字體內容,以及在畫布上的位置ctx.strokeText("Hello!", 10, 100); // 繪制空心字

fillText方法不支持文本斷行,即所有文本出現在一行內。所以,如果要生成多行文本,只有調用多次fillText方法。

(4)繪制圓形和扇形

arc方法用來繪制扇形。

ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);

arc方法的x和y參數是圓心坐標,radius是半徑,startAngle和endAngle則是扇形的起始角度和終止角度(以弧度表示),anticlockwise表示做圖時應該逆時針畫(true)還是順時針畫(false)。

下面是如何繪制實心的圓形:

ctx.beginPath(); 
ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true); 
ctx.fillStyle = "#000000"; 
ctx.fill();

繪制空心圓形的例子:

ctx.beginPath(); 
ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true); 
ctx.lineWidth = 1.0; 
ctx.strokeStyle = "#000"; 
ctx.stroke();

(5)設置漸變色

createLinearGradient方法用來設置漸變色。

var myGradient = ctx.createLinearGradient(0, 0, 0, 160); 
myGradient.addColorStop(0, "#BABABA"); 
myGradient.addColorStop(1, "#636363");

createLinearGradient方法的參數是(x1, y1, x2, y2),其中x1和y1是起點坐標,x2和y2是終點坐標。通過不同的坐標值,可以生成從上至下、從左到右的漸變等等。使用方法如下:

ctx.fillStyle = myGradient;
ctx.fillRect(10,10,200,100);

(6)設置陰影

一系列與陰影相關的方法,可以用來設置陰影。

ctx.shadowOffsetX = 10; // 設置水平位移ctx.shadowOffsetY = 10; // 設置垂直位移ctx.shadowBlur = 5; // 設置模糊度ctx.shadowColor = "rgba(0,0,0,0.5)"; // 設置陰影顏色ctx.fillStyle = "#CC0000"; 
ctx.fillRect(10,10,200,100);

3. 圖像處理方法

drawImage方法

Canvas API 允許將圖像文件插入畫布,做法是讀取圖片后,使用drawImage方法在畫布內進行重繪。

var img = new Image();
img.src = 'image.png';
ctx.drawImage(img, 0, 0); // 設置對應的圖像對象,以及它在畫布上的位置

上面代碼將一個PNG圖像載入畫布。drawImage()方法接受三個參數,第一個參數是圖像文件的DOM元素(即<img>節點),第二個和第三個參數是圖像左上角在畫布中的坐標,上例中的(0, 0)就表示將圖像左上角放置在畫布的左上角。

由于圖像的載入需要時間,drawImage方法只能在圖像完全載入后才能調用,因此上面的代碼需要改寫。

var image = new Image();
image.onload = function() {    var canvas = document.createElement('canvas');
    canvas.width = image.width;
    canvas.height = image.height;
    canvas.getContext('2d').drawImage(image, 0, 0);    // 插入頁面底部
    document.body.appendChild(image);    return canvas;
}
image.src = 'image.png';

getImageData方法,putImageData方法

getImageData方法可以用來讀取Canvas的內容,返回一個對象,包含了每個像素的信息。

var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);

imageData對象有一個data屬性,它的值是一個一維數組。該數組的值,依次是每個像素的紅、綠、藍、alpha通道值,因此該數組的長度等于 圖像的像素寬度 x 圖像的像素高度 x 4,每個值的范圍是0–255。這個數組不僅可讀,而且可寫,因此通過操作這個數組的值,就可以達到操作圖像的目的。修改這個數組以后,使用putImageData方法將數組內容重新繪制在Canvas上。

context.putImageData(imageData, 0, 0);

toDataURL方法

對圖像數據做出修改以后,可以使用toDataURL方法,將Canvas數據重新轉化成一般的圖像文件形式。

function convertCanvasToImage(canvas) {    var image = new Image();
    image.src = canvas.toDataURL('image/png');    return image;
}

上面的代碼將Canvas數據,轉化成PNG data URI。

save方法,restore方法

save方法用于保存上下文環境,restore方法用于恢復到上一次保存的上下文環境。

ctx.save();
ctx.shadowOffsetX = 10;
ctx.shadowOffsetY = 10;
ctx.shadowBlur = 5;
ctx.shadowColor = 'rgba(0,0,0,0.5)';
ctx.fillStyle = '#CC0000';
ctx.fillRect(10,10,150,100);
ctx.restore();
ctx.fillStyle = '#000000';
ctx.fillRect(180,10,150,100);

上面代碼先用save方法,保存了當前設置,然后繪制了一個有陰影的矩形。接著,使用restore方法,恢復了保存前的設置,繪制了一個沒有陰影的矩形。

4. 動畫

利用JavaScript,可以在canvas元素上很容易地產生動畫效果。

var posX = 20,
    posY = 100;
setInterval(function() {
    context.fillStyle = "black";
    context.fillRect(0,0,canvas.width, canvas.height);

    posX += 1;
    posY += 0.25;

    context.beginPath();
    context.fillStyle = "white";

    context.arc(posX, posY, 10, 0, Math.PI*2, true); 
    context.closePath();
    context.fill();
}, 30);

上面代碼會產生一個小圓點,每隔30毫秒就向右下方移動的效果。setInterval函數的一開始,之所以要將畫布重新渲染黑色底色,是為了抹去上一步的小圓點。

通過設置圓心坐標,可以產生各種運動軌跡。先上升后下降。

var vx = 10,
    vy = -10,
    gravity = 1;
setInterval(function() {
    posX += vx;
    posY += vy;
    vy += gravity;    // ...});

上面代碼中,x坐標始終增大,表示持續向右運動。y坐標先變小,然后在重力作用下,不斷增大,表示先上升后下降。小球不斷反彈后,逐步趨于靜止。

var vx = 10,
    vy = -10,
    gravity = 1;
setInterval(function() {
    posX += vx;
    posY += vy;    if (posY > canvas.height * 0.75) {
          vy *= -0.6;
          vx *= 0.75;
          posY = canvas.height * 0.75;
    }
    vy += gravity;    // ...});

上面代碼表示,一旦小球的y坐標處于屏幕下方75%的位置,向x軸移動的速度變為原來的75%,而向y軸反彈上一次反彈高度的40%。

5.像素處理

通過getImageData方法和putImageData方法,可以處理每個像素,進而操作圖像內容。假定filter是一個處理像素的函數,那么整個對Canvas的處理流程,可以用下面的代碼表示。

if (canvas.width > 0 && canvas.height > 0) {    var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
    filter(imageData);
    context.putImageData(imageData, 0, 0);
}

以下是幾種常見的處理方法:

灰度效果

灰度圖(grayscale)就是取紅、綠、藍三個像素值的算術平均值,這實際上將圖像轉成了黑白形式。假定d[i]是像素數組中一個象素的紅色值,則d[i+1]為綠色值,d[i+2]為藍色值,d[i+3]就是alpha通道值。轉成灰度的算法,就是將紅、綠、藍三個值相加后除以3,再將結果寫回數組。

grayscale = function (pixels) {    var d = pixels.data;    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {      var r = d[i];      var g = d[i + 1];      var b = d[i + 2];
      d[i] = d[i + 1] = d[i + 2] = (r+g+b)/3;
    }    return pixels;
};

復古效果

復古效果(sepia)則是將紅、綠、藍三個像素,分別取這三個值的某種加權平均值,使得圖像有一種古舊的效果。

sepia = function (pixels) {    var d = pixels.data;    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {      var r = d[i];      var g = d[i + 1];      var b = d[i + 2];
      d[i]     = (r * 0.393)+(g * 0.769)+(b * 0.189); // red
      d[i + 1] = (r * 0.349)+(g * 0.686)+(b * 0.168); // green
      d[i + 2] = (r * 0.272)+(g * 0.534)+(b * 0.131); // blue
    }    return pixels;
};

紅色蒙版效果

紅色蒙版指的是,讓圖像呈現一種偏紅的效果。算法是將紅色通道設為紅、綠、藍三個值的平均值,而將綠色通道和藍色通道都設為0。

red = function (pixels) {    var d = pixels.data;    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {      var r = d[i];      var g = d[i + 1];      var b = d[i + 2];
      d[i] = (r+g+b)/3;        // 紅色通道取平均值
      d[i + 1] = d[i + 2] = 0; // 綠色通道和藍色通道都設為0
    }    return pixels;
};

亮度效果

亮度效果(brightness)是指讓圖像變得更亮或更暗。算法將紅色通道、綠色通道、藍色通道,同時加上一個正值或負值。

brightness = function (pixels, delta) {    var d = pixels.data;    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
          d[i] += delta;     // red
          d[i + 1] += delta; // green
          d[i + 2] += delta; // blue   
    }    return pixels;
};

反轉效果

反轉效果(invert)是指圖片呈現一種色彩顛倒的效果。算法為紅、綠、藍通道都取各自的相反值(255-原值)。

invert = function (pixels) {    var d = pixels.data;    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
        d[i] = 255 - d[i];
        d[i+1] = 255 - d[i + 1];
        d[i+2] = 255 - d[i + 2];
    }    return pixels;
};

來源:segmentfault

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