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Canvas从入门到小猪头

2014 年 5 月 29 日

通过本文你将了解canvas简介及其比较常用的方法，并利用canvas实现一个小猪头。

一、Canvas简介

1.1 什么是canvas

Canvas(画布)是在HTML5中新增的标签用于在网页实时生成图像，可以操作图像内容，是一个可以用JavaScript操作的位图(bitmap)。

1.2 canvas的坐标系统

canvas的坐标系统如下图所示，其具有如下特点：

  • x轴正方向向右、y轴正方向向下
  • 画布的原点在左上角
  • 横纵坐标单位为像素
  • 每个轴的最小单元为一个像素(栅格)

1.3 canvas的绘制流程

  1. 创建一个标签
  2. 获取canvas元素对应的DOM对象，这是一个Canvas对象
  3. 调用Canvas对象的getContext()方法，该方法返回一个CanvasRenderingContext2D对象，该对象即可绘制图形
  4. 调用CanvasRenderingContext2D对象的方法绘图

1.4 canvas的应用领域

canvas这个神奇的东西有很多领域可以得到应用，下面我们一起唠一唠。

  1. 游戏：canvas 在基于 Web 的图像显示方面比 Flash 更加立体、更加精巧，canvas 游戏在流畅度和跨平台方面更优秀，例如这25款canvas游戏
  2. 可视化的库：Echart
  3. banner广告：Canvas 实现动态的广告效果非常合适
  4. 图形编辑器：后续Photoshop能够100%基于Web实现
  5. 微信读书、腾讯文档均是通过canvas实现

二、基础功能

通过第一章对canvas有了初步的认识，本章就按照一个人绘制一幅画的思路进行演化，逐步了解canvas的基本功能，从而更好的使用它实现一些酷炫的效果。

2.1 坐标系选择

当要绘制一幅画时首先要确定坐标系，只有选择好了坐标系之后才好动笔，在canvas中默认坐标系在左上角(X轴正方向向右、Y轴正方向向下)，可是有的时候需要变换坐标系才能更方便的实现所需的效果，此时需要变换坐标系，canvas提供了以下几种变换坐标系的方式：

  1. translate(dx，dy)：平移坐标系。相当于把原来位于(0，0)位置的坐标原点平移到(dx、dy)点。
  2. rotate(angle)：旋转坐标系。该方法控制坐标系统顺时针旋转angle弧度。
  3. scale(sx，sy)：缩放坐标系。该方法控制坐标系统水平方向上缩放sx，垂直方向上缩放sy。
  4. transform(a,b,c,d,e,f)：允许缩放、旋转、移动并倾斜当前的环境坐标系，其中a表示水平缩放、b表示水平切斜、c表示垂直切斜、d表示垂直缩放、e表示水平移动、f表示垂直移动。 

function main() { 
    const canvas = document.getElementById('canvasId'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
    ctx.lineWidth = 4; 
    // 默认 
    ctx.save(); 
    ctx.strokeStyle = '#F00'; 
    drawCoordiante(ctx); 
    ctx.restore(); 
 
    // 平移 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(150, 150); 
    ctx.strokeStyle = '#0F0'; 
    drawCoordiante(ctx); 
    ctx.restore(); 
 
    // 旋转 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(300, 300); 
    ctx.rotate(-Math.PI / 2); 
    ctx.strokeStyle = '#00F'; 
    drawCoordiante(ctx); 
    ctx.restore(); 
 
    // 缩放 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(400, 400); 
    ctx.rotate(-Math.PI / 2); 
    ctx.scale(0.5, 0.5); 
    ctx.strokeStyle = '#000'; 
    drawCoordiante(ctx); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function drawCoordiante(ctx) { 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(0, 0); 
    ctx.lineTo(120, 0); 
    ctx.moveTo(0, 0); 
    ctx.lineTo(0, 80); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.stroke(); 
} 
 
main(); 

2.2 图形绘制

坐标系选择好了之后，就要开始动笔创作大作了，那么canvas到底允许绘制哪些内容呢?

直线

function drawLine(ctx, startX, startY, endX, endY) { 
    ctx.moveTo(startX, startY); 
    ctx.lineTo(endX, endY); 
    ctx.stroke(); 
} 

圆弧

function drawCircle(ctx, x, y, R, startAngle, endAngle) { 
    ctx.arc(x, y, R, startAngle, endAngle); 
    ctx.stroke(); 
} 

曲线

// 贝济埃曲线 
function drawBezierCurve(ctx, cpX1, cpY1, cpX, cpY2, endX, endY) { 
    ctx.bezierCurveTo(cpX1, cpY1, cpX, cpY2, endX, endY); 
    ctx.stroke(); 
} 
// 二次曲线 
function drawQuadraticCurve(ctx, cpX, cpY, endX, endY) { 
    ctx.quadraticCurveTo(cpX, cpY, endX, endY); 
    ctx.stroke(); 
} 

矩形

// 填充矩形 
function drawFillRect(ctx, x, y, width, height) { 
    ctx.fillRect(x, y, width, height); 
} 
// 边框矩形 
function drawStrokeRect(ctx, x, y, width, height) { 
    ctx.strokeRect( x, y, width, height); 
} 

字符串

// 填充字符串 
function drawFillText(ctx, text, x, y) { 
    ctx.fillText(text, x, y); 
} 
// 边框字符串 
function drawStrokeText(ctx, text, x, y) { 
    ctx.strokeText(text, x, y); 
} 

复杂图形绘制——路径

// 利用路径绘制 
function drawFigureByPath(ctx) { 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(100, 400); 
    ctx.lineTo(200, 450); 
    ctx.lineTo(150, 480); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.fill(); 
} 


function main() { 
    const canvas = document.getElementById('canvasId'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
    ctx.lineWidth = 2; 
    ctx.strokeStyle = '#F00'; 
    ctx.fillStyle = '#F00'; 
    ctx.font = 'normal 50px 宋体'; 
    drawLine(ctx, 50, 10, 150, 10); 
    ctx.moveTo(150, 100); 
    drawCircle(ctx, 100, 100, 50, 0, Math.PI); 
    ctx.moveTo(300, 100); 
    drawCircle(ctx, 250, 100, 50, 0, Math.PI * 2); 
    ctx.moveTo(350, 150); 
    drawBezierCurve(ctx, 200, 200, 450, 250, 300, 300); 
    ctx.moveTo(50, 250); 
    drawQuadraticCurve(ctx, 50, 400, 80, 400); 
    drawFillRect(ctx, 100, 300, 100, 50); 
    drawStrokeRect(ctx, 300, 300, 100, 50); 
    drawFillText(ctx, 'I', 100, 400); 
    drawStrokeText(ctx, 'I', 300, 400); 
    drawFigureByPath(ctx); 
} 

2.3 填充风格

利用canvas绘制图形时势必要上点颜料，通过设置fillStyle属性即可设置对应的颜料，对于颜料值主要有以下四种：纯颜色、线性渐变颜色、径向渐变颜色、位图。

纯颜色

function useColorFill(ctx) { 
    ctx.save(); 
    ctx.fillStyle = '#F00'; 
    ctx.fillRect(10, 10, 100, 100); 
    ctx.restore(); 
} 

线性渐变颜色

function useLinearGradientFill(ctx) { 
    ctx.save(); 
    const lg = ctx.createLinearGradient(110, 10, 210, 10); 
    lg.addColorStop(0.2, '#F00'); 
    lg.addColorStop(0.5, '#0F0'); 
    lg.addColorStop(0.9, '#00F'); 
    ctx.fillStyle = lg; 
    ctx.fillRect(120, 10, 100, 100); 
    ctx.restore(); 
} 

径向渐变颜色

function useRadialGradientFill(ctx) { 
    ctx.save(); 
    const lg = ctx.createRadialGradient(260, 60, 10, 260, 60, 60); 
    lg.addColorStop(0.2, '#F00'); 
    lg.addColorStop(0.5, '#0F0'); 
    lg.addColorStop(0.9, '#00F'); 
    ctx.fillStyle = lg; 
    ctx.fillRect(230, 10, 100, 100); 
    ctx.restore(); 
} 

位图填充

function useImageFill(ctx) { 
    ctx.save(); 
    const image = new Image(); 
    image.src = 'https://dss2.baidu.com/6ONYsjip0QIZ8tyhnq/it/u=442547030,98631113&fm=58'; 
    image.onload = function () { 
        // 创建位图填充 
        const imgPattern = ctx.createPattern(image, 'repeat'); 
        ctx.fillStyle = imgPattern; 
        ctx.fillRect(340, 10, 100, 100); 
        ctx.restore(); 
    } 
} 

2.4 临时保存

用一只画笔在画某个美女时，忽然来了灵感需要画另一个帅哥，这个时候又不想放弃这个美女，则就需要将当前画美女的颜料、坐标等状态进行暂存，等到画完帅哥后恢复状态进行美女的绘制。在canvas中可以通过save()和restore()方法实现，调用save()方法后将这一时刻的设置放到一个暂存栈中，然后可以放心的修改上下文，在需要绘制之前的上下文时，可以调用restore()方法。

// 从左往右是依次绘制（中间为用新的样式填充，最后一个是恢复到原来样式填充） 
function main() { 
    const canvas = document.getElementById('canvasId'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
    ctx.fillStyle = '#F00'; 
    ctx.fillRect(10, 10, 100, 100); 
    ctx.save(); 
    ctx.fillStyle = '#0F0'; 
    ctx.fillRect(150, 10, 100, 100); 
    ctx.restore(); 
    ctx.fillRect(290, 10, 100, 100); 
} 

2.5 引入外部图像

有的时候需要引入外部图片，然后对外部图片进行像素级别的处理，最后进行保存。

  1. 绘制图像：drawImage
  2. 取得图像数据：getIamgeData
  3. 将修改后的数据重新填充到Canvas中：putImageData
  4. 输出位图：toDataURL

function main() { 
    const canvas = document.getElementById('canvasId'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
    const image = document.getElementById('image'); 
    // 绘制图像 
    ctx.drawImage(image, 0, 0); 
    // 获取图像数据 
    const imageData = ctx.getImageData(0, 0, image.width, image.height); 
    const data = imageData.data; 
    for (let i = 0, len = data.length; i < len; i += 4) { 
        const red = data[i]; 
        const green = data[i + 1]; 
        const blue = data[i + 2]; 
 
        const average = Math.floor((red + green + blue) / 3); 
 
        data[i] = average; 
        data[i + 1] = average; 
        data[i + 2] = average; 
    } 
 
    imageData.data = data; 
    ctx.putImageData(imageData, 0, 0); 
    document.getElementById('result').src = canvas.toDataURL('image/png'); 
} 

三、猪头实战

学习了这么多，就利用canvas绘制一个猪头吧，毕竟每个程序员身边肯定有一个陪伴自己的小胖猪，嘿嘿。

function main() { 
    const canvas = document.getElementById('canvasId'); 
    const ctx = canvas.getContext('2d'); 
    ctx.lineWidth = 4; 
    ctx.strokeStyle = '#000'; 
    ctx.fillStyle = '#ffd8e1'; 
    ctx.translate(260, 20); 
    drawPigEar(ctx); 
    ctx.save(); 
    ctx.rotate(Math.PI / 2); 
    drawPigEar(ctx); 
    ctx.restore(); 
    drawPigFace(ctx); 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(-100, -100); 
    drawPigEye(ctx); 
    ctx.restore(); 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(100, -100); 
    drawPigEye(ctx); 
    ctx.restore(); 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(0, 60); 
    drawPigNose(ctx); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function drawPigEar(ctx) { 
    ctx.save(); 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.arc(-250, 0, 250, 0, -Math.PI / 2, true); 
    ctx.arc(0, -250, 250, -Math.PI, Math.PI / 2, true); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.fill(); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function drawPigFace(ctx) { 
    ctx.save(); 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.arc(0, 0, 250, 0, Math.PI * 2); 
    ctx.fill(); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function drawPigEye(ctx) { 
    ctx.save(); 
    ctx.fillStyle = '#000'; 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.arc(0, 0, 20, 0, Math.PI * 2); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.fill(); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function drawPigNose(ctx) { 
    ctx.save(); 
    ctx.fillStyle = '#fca7aa'; 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.ellipse(0, 0, 150, 100, 0, 0, Math.PI * 2); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.fill(); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(-60, 0); 
    drawPigNostrils(ctx); 
    ctx.restore(); 
    ctx.save(); 
    ctx.translate(60, 0); 
    drawPigNostrils(ctx); 
    ctx.restore(); 
    ctx.restore(); 
} 
 
function drawPigNostrils(ctx) { 
    ctx.save(); 
    ctx.fillStyle = '#b55151'; 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.ellipse(0, 0, 40, 60, 0, 0, Math.PI * 2); 
    ctx.closePath(); 
    ctx.fill(); 
    ctx.stroke(); 
    ctx.restore(); 
} 
 
main(); 

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bjmayor

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