第十五章：使用Canvas绘图（2D上下文）

来源：互联网发布：金鹰汇淘宝是正品嘛编辑：程序博客网时间：2024/05/20 15:58

使用Canvas绘图

HTML5 添加的最受欢迎的功能就是<canvas>元素，这个元素负责在页面中设定一个区域，然后就可以通过JavaScript 动态地在这个区域中绘制图形。

基本用法

要使用<canvas>元素，必须先设置其width 和height 属性，指定可以绘图的区域大小。填写在标签内部的文本信息会在浏览器不支持该元素的情况下显示：

    <canvas id="drawing" width=" 200" height="200">Your browser doesn't support the canvas tag.</canvas>

要在这块画布（canvas）上绘图，需要获得绘图上下文。而取得绘图上下文对象的引用，需要调用getContext()方法并传入上下文的名字。传入”2d”，就可以取得2D 上下文对象。

    var drawing = document.getElementById("drawing");    //make sure <canvas> is completely supported    if (drawing.getContext) {        var context = drawing.getContext("2d");        //and...    }

使用toDataURL()方法，可以导出在<canvas>元素上绘制的图像。这个方法接受一个参数，即图像的MIME 类型格式，而且适合用于创建图像的任何上下文。比如，要取得画布中的一幅PNG 格式的图像，可以使用以下代码。

<!DOCTYPE html><html> <head>    <title>Canvas Fill Rect Example</title> </head> <body>    <canvas id="drawing" width="200" height="200">Your browser doesn't support the canvas tag.</canvas>    <input type="button" value="Export" id="export-btn" >    <script type="text/javascript">        window.onload = function(){            var drawing = document.getElementById("drawing"),                    btn = document.getElementById("export-btn"),                    download = document.getElementById("download-btn");            //下面的代码是画两个矩形，具体见后面用法。            if (drawing.getContext){                var context = drawing.getContext("2d");                context.fillStyle = "#ff0000";                context.fillRect(10, 10, 50, 50);                context.fillStyle = "rgba(0,0,255,0.5)";                context.fillRect(30, 30, 50, 50);            }                            btn.onclick = function(){                var imgURI = drawing.toDataURL();                //var imgURI = drawing.toDataURL("image/png"); //效果相同，默认格式为PNG                var image = document.createElement("img");                image.src = imgURI;                document.body.appendChild(image);                };        };    </script>    </body></html>

2D上下文

使用2D 绘图上下文提供的方法，可以绘制简单的2D 图形，比如矩形、弧线和路径。2D 上下文的坐标开始于<canvas>元素的左上角，原点坐标是(0,0)。所有坐标值都基于这个原点计算，x 值越大表示越靠右，y 值越大表示越靠下。默认情况下，width 和height 表示水平和垂直两个方向上可用的像素数目。

填充和描边

2D 上下文的两种基本绘图操作是填充和描边。这两个操作的结果取决于两个属性：fillStyle 和strokeStyle。
这两个属性的值可以是字符串、渐变对象或模式对象，而且它们的默认值都是“#000000”。它们指定表示颜色的字符串值，可以使用CSS 中指定颜色值的任何格式，包括颜色名、十六进制码、rgb、rgba、hsl 或hsla。

if (drawing.getContext){    var context = drawing.getContext("2d");    context.fillStyle = "#ff0000";//设置填充颜色    context.fillRect(10, 10, 50, 50);//填充操作    context.fillStyle = "rgba(0,0,255,0.5)";//再次设置填充颜色（半透明的蓝色）    context.fillRect(30, 30, 50, 50);//使用最新的填充颜色进行填充操作}

绘制矩形

矩形是唯一一种可以直接在2D 上下文中绘制的形状。与矩形有关的方法包括fillRect()、strokeRect()和clearRect()。这三个方法都能接收4 个参数：矩形的x 坐标（左上角）、矩形的y 坐标（左上角）、矩形宽度和矩形高度。这些参数的单位都是像素。
fillRect()不必多说，strokeRect()就是描边，而clearRect()相当于橡皮擦，从画布中擦出一个空白的矩形域。
描边线条的宽度由lineWidth 属性控制，该属性的值可以是任意整数。另外，通过lineCap 属性可以控制线条末端的形状是平头、圆头还是方头（“butt”、”round”或”square”），通过lineJoin 属性可以控制线条相交的方式是圆交、斜交还是斜接（“round”、”bevel”或”miter”）。

if (drawing.getContext){    var context = drawing.getContext("2d");    context.lineWidth = 5;//粗细    context.lineJoin = "round";//圆交    context.strokeStyle = "#ff0000";    context.strokeRect(10, 10, 50, 50);    context.lineWidth = 10;//粗细    context.strokeStyle = "rgba(0,0,255,0.5)";    context.strokeRect(30, 30, 50, 50);}

绘制路径

如何绘制不是矩形的图形呢？
2D 绘制上下文支持很多在画布上绘制路径的方法。通过路径可以创造出复杂的形状和线条。要绘制路径，首先必须调用beginPath()方法，表示要开始绘制新路径。然后，再通过调用下列方法来实际地绘制路径。
1. arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, counterclockwise)：以(x,y)为圆心绘制一条弧线，弧线半径为radius，起始和结束角度（用弧度表示）分别为startAngle 和endAngle。最后一个参数表示startAngle 和endAngle 是否按逆时针方向计算，值为false表示按顺时针方向计算。
2. arcTo(x1, y1, x2, y2, radius)：书上的解释是：从上一点开始绘制一条弧线，到(x2,y2)为止，并且以给定的半径radius 穿过(x1,y1)。太难理解了，而且也不一定对。我搜了资料后发现：arcTo()方法将利用当前端点、端点1(x1,y1)和端点2(x2,y2)这三个点所形成的夹角，然后绘制一段与夹角的两边相切并且半径为radius的圆上的弧线。弧线的起点就是当前端点所在边与圆的切点，弧线的终点就是端点2(x2,y2)所在边与圆的切点，并且绘制的弧线是两个切点之间长度最短的那个圆弧。此外，如果当前端点不是弧线起点，arcTo()方法还将添加一条当前端点到弧线起点的直线线段。非常复杂。
3. bezierCurveTo(c1x, c1y, c2x, c2y, x, y)：从上一点开始绘制一条曲线，到(x,y)为止，并且以(c1x,c1y)和(c2x,c2y)为控制点。涉及到贝塞尔曲线的知识，有兴趣可以去查查。。
4. lineTo(x, y)：从上一点开始绘制一条直线，到(x,y)为止。
5. moveTo(x, y)：将绘图游标移动到(x,y)，不画线。
6. quadraticCurveTo(cx, cy, x, y)：从上一点开始绘制一条二次曲线，到(x,y)为止，并且以(cx,cy)作为控制点。涉及到贝塞尔曲线的知识，有兴趣可以去查查。。
7. rect(x, y, width, height)：从点(x,y)开始绘制一个矩形，宽度和高度分别由width 和height 指定。这个方法绘制的是矩形路径，而不是strokeRect()和fillRect()所绘制的独立的形状。
在完成路径的创建后，接下来有几种可能的选择。如果想绘制一条连接到路径起点的线条，可以调用closePath()。如果路径已经完成，你想用fillStyle 填充它，可以调用fill()方法。另外，还可以调用stroke()方法对路径描边，描边使用的是strokeStyle。最后还可以调用clip()，这个方法可以在路径上创建一个剪切区域。

<canvas id="drawing" width="500" height="500">Your browser doesn't support the canvas tag.</canvas>    <script type="text/javascript">        var drawing = document.getElementById("drawing");        //确定浏览器支持<canvas>元素        if (drawing.getContext){            var context = drawing.getContext("2d");            context.beginPath();            context.arc(100, 100, 99, 0, 2 * Math.PI, false);            context.moveTo(194, 100);            context.arc(100, 100, 94, 0, 2 * Math.PI, false);            context.moveTo(100, 100);            context.lineTo(100, 15);            context.moveTo(100, 100);            context.lineTo(35, 100);            context.stroke();        }    </script>

在2D 绘图上下文中，路径是一种主要的绘图方式，因为路径能为要绘制的图形提供更多控制。由于路径的使用很频繁，所以就有了一个名为isPointInPath()的方法。这个方法接收x 和y 坐标作为参数，用于在路径被关闭之前确定画布上的某一点是否位于路径上，例如：

if (context.isPointInPath(100, 100)){    alert("Point (100, 100) is in the path.");}

绘制文本

文本与图形总是如影随形。为此，2D 绘图上下文也提供了绘制文本的方法。绘制文本主要有两个方法：fillText()和strokeText()。这两个方法都可以接收4 个参数：要绘制的文本字符串、x 坐标、y 坐标和可选的最大像素宽度（传入该参数调用fillText()或strokeText()时如果传入的字符串大于最大宽度，则绘制的文本字符的高度正确，但宽度会收缩以适应最大宽度）。而且，这两个方法都以下列3 个属性为基础。
font：表示文本样式、大小及字体，用CSS 中指定字体的格式来指定，例如”10px Arial”。
textAlign：表示文本对齐方式。可能的值有“start”、”end”、”left”、”right”和”center”。建议使用”start”和”end”，不要使用”left”和”right”，因为前两者的意思更稳妥，能同时适合从左到右和从右到左显示（阅读）的语言。说白了就是文本相对于中心点横坐标的对齐方式。
textBaseline：表示文本的基线。可能的值有“top”、”hanging”、”middle”、”alphabetic”、”ideographic”和”bottom”。说白了就是文本相对于中心点纵坐标的对齐方式。
由于绘制文本比较复杂，特别是需要把文本控制在某一区域中的时候，2D 上下文提供了辅助确定文本大小的方法measureText()。这个方法接收一个参数，即要绘制的文本；返回一个TextMetrics对象。
measureText()方法利用font、textAlign 和textBaseline 的当前值计算指定文本的大小。比如，假设你想在一个140 像素宽的矩形区域中绘制文本Hello world!，下面的代码从100 像素的字体大小开始递减，最终会找到合适的字体大小。

var fontSize = 100;context.font = fontSize + "px Arial";while(context.measureText("Hello world!").width > 140){    fontSize--;    context.font = fontSize + "px Arial";}context.fillText("Hello world!", 10, 10);context.fillText("Font size is " + fontSize + "px", 10, 50);

变换

可以通过如下方法来修改变换矩阵：
1. rotate(angle)：围绕原点旋转图像angle 弧度。
2. scale(scaleX, scaleY)：缩放图像，在x 方向乘以scaleX，在y 方向乘以scaleY。scaleX和scaleY 的默认值都是1.0。
3. translate(x, y)：将坐标原点移动到(x,y)。执行这个变换之后，坐标(0,0)会变成之前由(x,y)表示的点。
4. transform(m1_1, m1_2, m2_1, m2_2, dx, dy)：直接修改变换矩阵，方式是乘以如下矩阵。
5. setTransform(m1_1, m1_2, m2_1, m2_2, dx, dy)：将变换矩阵重置为默认状态，然后再调用transform()。

m1_1 m1_2 dxm2_1 m2_2 dy0    0    1

window.onload = function(){    var drawing = document.getElementById("drawing");    if (drawing.getContext){        var context = drawing.getContext("2d");        context.beginPath();        context.arc(100, 100, 99, 0, 2 * Math.PI, false);        context.moveTo(194, 100);        context.arc(100, 100, 94, 0, 2 * Math.PI, false);        //将源点移动至100，100        context.translate(100, 100);        //旋转45度        context.rotate(Math.PI / 4);        //画分针        context.moveTo(0,0);        context.lineTo(0, -85);        //画时针        context.moveTo(0, 0);        context.lineTo(-65, 0);        context.stroke();    }};

有时我们可能需要保存之前设置的fillStyle、strokeStyle 等属性（还有变换、阴影等）。此时就可以使用save()方法。当时的所有设置都会进入一个栈结构，得以妥善保管。在我们需要的时候调用restore()方法，就可以恢复之前的状态。需要注意的是，save()方法保存的只是对绘图上下文的设置和变换，不会保存绘图上下文的内容。

window.onload = function(){    var drawing = document.getElementById("drawing");    //make sure <canvas> is completely supported    if (drawing.getContext){        var context = drawing.getContext("2d");        context.fillStyle = "#ff0000";        context.save();        context.fillStyle = "#00ff00";        context.translate(100, 100);        context.save();        context.fillStyle = "#0000ff";        context.fillRect(0, 0, 100, 200);   //圆心是100,100        context.restore();        context.fillRect(10, 10, 100, 200);   //圆心是110,110        context.restore();        context.fillRect(0, 0, 100, 200);    //圆心是0,0    }};

绘制图像

如果你想把一幅图像绘制到画布上，可以使用drawImage()方法。

//image为img元素的引用。10，10代表左上角坐标context.drawImage(image, 10, 10);//20,30代表目标宽度和目标高度。会被缩放context.drawImage(image, 50, 10, 20, 30);//前4个参数代表的是源图像，后4个参数代表是目标图像//可以想象成从原图像中截取0, 10, 50, 50部分的矩形图像//然后将其放入画布的0, 100, 40, 60位置，同时做适当的缩放context.drawImage(image, 0, 10, 50, 50, 0, 100, 40, 60);

除了对drawImage()传入img元素以外，还可以传入另一个<canvas>元素。

阴影

2D 上下文会根据以下几个属性的值，自动为形状或路径绘制出阴影：
1. shadowColor：用CSS 颜色格式表示的阴影颜色，默认为黑色。
2. shadowOffsetX：形状或路径x 轴方向的阴影偏移量，默认为0。
3. shadowOffsetY：形状或路径y 轴方向的阴影偏移量，默认为0。
4. shadowBlur：模糊的像素数，默认0，即不模糊。

context.shadowOffsetX = 10;context.shadowOffsetY = 10;context.shadowBlur    = 10;context.shadowColor   = "rgba(0, 0, 0, 0.5)";//draw a red rectanglecontext.fillStyle = "#ff0000";context.fillRect(10, 10, 50, 50);//draw a blue rectanglecontext.fillStyle = "rgba(0,0,255,1)";context.fillRect(30, 30, 50, 50);

渐变

我们可以使用createLinearGradient()来创造线性渐变对象。这个方法接收4 个参数：起点的x 坐标、起点的y 坐标、终点的x 坐标、终点的y 坐标。调用这个方法后，它就会创建一个指定大小的渐变，并返回CanvasGradient 对象的实例。创建了渐变对象后，下一步就是使用addColorStop()方法来指定色标。这个方法接收两个参数：色标位置和CSS 颜色值。色标位置是一个0（开始的颜色）到1（结束的颜色）之间的数字。

window.onload = function(){    var drawing = document.getElementById("drawing");    if (drawing.getContext){        var context = drawing.getContext("2d"),            gradient = context.createLinearGradient(30, 30, 70, 70);        gradient.addColorStop(0, "white");        gradient.addColorStop(1, "black");        //draw a red rectangle        context.fillStyle = "#ff0000";        context.fillRect(10, 10, 50, 50);        //draw a gradient rectangle        context.fillStyle = gradient;        context.fillRect(30, 30, 70, 70);        //context.fillRect(50, 50, 50, 50);//当指定的位置与开始设置的不符合，只会显示部分渐变    }                };

要创建径向渐变（或放射渐变），可以使用createRadialGradient()方法。这个方法接收6 个参数，对应着两个圆的圆心和半径。

window.onload = function(){    var drawing = document.getElementById("drawing");    if (drawing.getContext){        var context = drawing.getContext("2d"),            gradient = context.createRadialGradient(55, 55, 10, 55, 55, 30);        gradient.addColorStop(0, "white");        gradient.addColorStop(1, "black");        //draw a red rectangle        context.fillStyle = "#ff0000";        context.fillRect(10, 10, 50, 50);        //draw a gradient rectangle        context.fillStyle = gradient;        context.fillRect(30, 30, 70, 70);        //context.fillRect(50, 50, 50, 50);//当指定的位置与开始设置的不符合，只会显示部分渐变    }                };

模式

模式其实就是重复的图像，可以用来填充或描边图形。要创建一个新模式，可以调用createPattern()方法并传入两个参数：一个HTML <img>元素和一个表示如何重复图像的字符串。其中，第二个参数的值与CSS 的background-repeat 属性值相同，包括“repeat”、“repeat-x”、“repeat-y”和“no-repeat”。

window.onload = function(){    var drawing = document.getElementById("drawing");    if (drawing.getContext){        var context = drawing.getContext("2d"),            image = document.images[0],//image为HTML中一个img元素            pattern = context.createPattern(image, "repeat");        //draw a rectangle        context.fillStyle = pattern;        context.fillRect(10, 10, 150, 150);    }                };

使用图像数据

可以通过getImageData()取得原始图像数据。这个方法接收4 个参数：要取得其数据的画面区域的x 和y 坐标以及该区域的像素宽度和高度。返回一个ImageData 的实例。每个ImageData 对象都有三个属性：width、height 和data。其中data 属性是一个数组，保存着图像中每一个像素的数据。在data 数组中，每一个像素用4 个元素来保存，分别表示红、绿、蓝和透明度值。因此，第一个像素的数据就保存在数组的第0 到第3 个元素中（第二个像素保存在数组的第4到第7个元素中）。数组中每个元素的值都介于0 到255 之间（包括0 和255）。对data数组进行一定的修改，再把data 数组回写到imageData 对象后，调用putImageData()方法就可以把图像数据绘制到画布上。例如，通过修改图像数据，可以像下面这样创建一个简单的灰阶过滤器。

window.onload = function(){    var drawing = document.getElementById("drawing");    //make sure <canvas> is completely supported    if (drawing.getContext){        var context = drawing.getContext("2d"),            image = document.images[0],            imageData, data,            i, len, average,            red, green, blue, alpha;        context.drawImage(image, 0, 0);        imageData = context.getImageData(0, 0, image.width, image.height);        data = imageData.data;        for (i=0, len=data.length; i < len; i+=4){            red = data[i];            green = data[i+1];            blue = data[i+2];            alpha = data[i+3];            average = Math.floor((red + green + blue) / 3);            //set the colors, leave alpha alone            data[i] = average;            data[i+1] = average;            data[i+2] = average;        }        imageData.data = data;        context.putImageData(imageData, 0, 0);    }                };

合成

还有两个会应用到2D 上下文中所有绘制操作的属性：globalAlpha 和globalComposition-Operation。前者为全局透明度，是一个介于0和1之间的值（0代表全透明）。

if (drawing.getContext){    var context = drawing.getContext("2d");    //draw a red rectangle    context.fillStyle = "#ff0000";    context.fillRect(10, 10, 50, 50);    context.globalAlpha = 0.3;//全局透明度 这样就可以看见红色的矩形    //draw a blue rectangle    context.fillStyle = "rgba(0,0,255,1)";    context.fillRect(30, 30, 50, 50);}

globalComposition-Operation表示后绘制的图形怎样与先绘制的图形结合，这个属性的值是字符串，有以下可能的值：
1. source-over（默认值）：后绘制的图形位于先绘制的图形上方。
2. source-in：后绘制的图形与先绘制的图形重叠的部分可见，两者其他部分完全透明。
3. source-out：后绘制的图形与先绘制的图形不重叠的部分可见，先绘制的图形完全透明。
4. source-atop：后绘制的图形与先绘制的图形重叠的部分可见，先绘制图形不受影响。
5. destination-over：后绘制的图形位于先绘制的图形下方，只有之前透明像素下的部分才可见。
6. destination-in：后绘制的图形位于先绘制的图形下方，两者不重叠的部分完全透明。
7. destination-out：后绘制的图形擦除与先绘制的图形重叠的部分。
8. destination-atop：后绘制的图形位于先绘制的图形下方，在两者不重叠的地方，先绘制的图形会变透明。
9. lighter：后绘制的图形与先绘制的图形重叠部分的值相加，使该部分变亮。
10. copy：后绘制的图形完全替代与之重叠的先绘制图形。
11. xor：后绘制的图形与先绘制的图形重叠的部分执行“异或”操作。

if (drawing.getContext){    var context = drawing.getContext("2d");    //draw a red rectangle    context.fillStyle = "#ff0000";    context.fillRect(10, 10, 50, 50);    context.globalCompositeOperation = "xor";//建议修改该部分进行理解    //draw a blue rectangle    context.fillStyle = "rgba(0,0,255,1)";    context.fillRect(30, 30, 50, 50);}

使用这个必须要小心，因为不同浏览器对这个属性的实现仍然存在较大的差别。

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