Canvas API 詳解

Canvas API

概述

Canvas API（畫布）用於在網頁實時生成圖像，而且能夠操做圖像內容，基本上它是一個能夠用JavaScript操做的位圖（bitmap）。

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開始使用

• 1、首先新建一個<canvas>網頁元素。

<canvas id="myCanvas" width="400" height="200">
你的瀏覽器不支持canvas!
</canvas>
複製代碼

上面代碼中，若是瀏覽器不支持這個API，則就會顯示<canvas>標籤中間的文字——「您de瀏覽器不支持canvas！」。

• 每一個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，因此須要獲取這個對象，方法是使用getContext方法。

var canvas = document.getElementById('myCanvas');

if (canvas.getContext) {
  var ctx = canvas.getContext('2d');
}
複製代碼

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

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繪圖方法

canvas畫布提供了一個用來做圖的平面空間，該空間的每一個點都有本身的座標，x表示橫座標，y表示豎座標。原點(0, 0)位於圖像左上角，x軸的正向是原點向右，y軸的正向是原點向下

（1）繪製路徑

beginPath方法表示開始繪製路徑，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着色。

ctx.beginPath(); // 開始路徑繪製
ctx.moveTo(20, 20); // 設置路徑起點，座標爲(20,20)
ctx.lineTo(200, 20); // 繪製一條到(200,20)的直線
ctx.lineWidth = 1.0; // 設置線寬
ctx.strokeStyle = '#CC0000'; // 設置線的顏色
ctx.stroke(); // 進行線的着色，這時整條線才變得可見
複製代碼

moveto和lineto方法能夠屢次使用。最後，還能夠使用closePath方法，自動繪製一條當前點到起點的直線，造成一個封閉圖形，省卻使用一次lineto方法。

（2）繪製矩形

fillRect(x, y, width, height)方法用來繪製矩形，它的四個參數分別爲矩形左上角頂點的x座標、y座標，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); 
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strokeRect方法與fillRect相似，用來繪製空心矩形。

ctx.strokeRect(10,10,200,100); 
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clearRect方法用來清除某個矩形區域的內容。

ctx.clearRect(100,50,50,50); 
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（3）繪製文本

fillText(string, x, y) 用來繪製文本，它的三個參數分別爲文本內容、起點的x座標、y座標。使用以前，需用font設置字體、大小、樣式（寫法相似與CSS的font屬性）。與此相似的還有strokeText方法，用來添加空心字。

// 設置字體
ctx.font = "Bold 20px Arial"; 
// 設置對齊方式
ctx.textAlign = "left";
// 設置填充顏色
ctx.fillStyle = "#008600"; 
// 設置字體內容，以及在畫布上的位置
ctx.fillText("Hello!", 10, 50); 
// 繪製空心字
ctx.strokeText("Hello!", 10, 100); 
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fillText方法不支持文本斷行，即全部文本出如今一行內。因此，若是要生成多行文本，只有調用屢次fillText方法。

（4）繪製圓形和扇形

arc方法用來繪製扇形

ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);
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arc方法的x和y參數是圓心座標，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表示作圖時應該逆時針畫（true）仍是順時針畫（false）。

下面是如何繪製實心的圓形。

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

繪製空心圓形的例子。

ctx.beginPath(); 
ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true); 
ctx.lineWidth = 1.0; 
ctx.strokeStyle = "#000"; 
ctx.stroke();
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（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");
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createLinearGradient方法的參數是(x1, y1, x2, y2)，其中x1和y1是起點座標，x2和y2是終點座標。經過不一樣的座標值，能夠生成從上至下、從左到右的漸變等等。

使用方法以下：

ctx.fillStyle = myGradient;
ctx.fillRect(10,10,200,100);
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（6）設置陰影

一系列與陰影相關的方法，能夠用來設置陰影。

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);
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圖像處理方法

drawImage方法

Canvas API 容許將圖像文件插入畫布，作法是讀取圖片後，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
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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座標，上例中的(0, 0)就表示將圖像左上角放置在畫布的左上角。

因爲圖像的載入須要時間，drawImage方法只能在圖像徹底載入後才能調用，所以上面的代碼須要改寫。

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';
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getImageData方法，putImageData方法

getImageData方法能夠用來讀取Canvas的內容，返回一個對象，包含了每一個像素的信息。

var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
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imageData對象有一個data屬性，它的值是一個一維數組。該數組的值，依次是每一個像素的紅、綠、藍、alpha通道值，所以該數組的長度等於 圖像的像素寬度 x 圖像的像素高度 x 4，每一個值的範圍是0–255。這個數組不只可讀，並且可寫，所以經過操做這個數組的值，就能夠達到操做圖像的目的。修改這個數組之後，使用putImageData方法將數組內容從新繪製在Canvas上。

context.putImageData(imageData, 0, 0);
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toDataURL方法

對圖像數據作出修改之後，能夠使用toDataURL方法，將Canvas數據從新轉化成通常的圖像文件形式。

function convertCanvasToImage(canvas) {
  var image = new Image();
  image.src = canvas.toDataURL('image/png');
  return image;
}
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上面的代碼將Canvas數據，轉化成PNG data URI。

save方法，restore方法

save方法用於保存上下文環境，restore方法用於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);
複製代碼

上面代碼先用save方法，保存了當前設置，而後繪製了一個有陰影的矩形。接着，使用restore方法，恢復了保存前的設置，繪製了一個沒有陰影的矩形。

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動畫

利用JavaScript，能夠在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);
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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，之因此要將畫布從新渲染黑色底色，是爲了抹去上一步的小圓點。

經過設置圓心座標，能夠產生各類運動軌跡。

先上升後降低。

var vx = 10,
    vy = -10,
    gravity = 1;

setInterval(function() {
    posX += vx;
    posY += vy;
    vy += gravity;
	// ...
});
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上面代碼中，x座標始終增大，表示持續向右運動。y座標先變小，而後在重力做用下，不斷增大，表示先上升後降低。

小球不斷反彈後，逐步趨於靜止。

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;
	// ...
});
複製代碼

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

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像素處理

經過getImageData方法和putImageData方法，能夠處理每一個像素，進而操做圖像內容。

假定filter是一個處理像素的函數，那麼整個對Canvas的處理流程，能夠用下面的代碼表示。

if (canvas.width > 0 && canvas.height > 0) {

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

    filter(imageData);

    context.putImageData(imageData, 0, 0);

}
複製代碼

如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]爲綠色值，d[i+2]爲藍色值，d[i+3]就是alpha通道值。轉成灰度的算法，就是將紅、綠、藍三個值相加後除以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;

};
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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;

};
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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爲紅、綠、藍三個值的平均值，而將綠色通道和藍色通道都設爲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爲0
    }

    return pixels;

};
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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;

};
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反轉效果

反轉效果（invert）是指圖片呈現一種色彩顛倒的效果。算法爲紅、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;

};
複製代碼

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一個簡單的小栗子

vue 動畫小組件

<template>
  <canvas ref="bubble" :width="width" :height="height" :style="style"></canvas>
</template>

<script type="text/ecmascript-6"> export default { props: { y: { type: Number, default: 0 } }, data() { return { width: 50, height: 80 } }, computed: { distance() { return Math.max(0, Math.min(this.y * this.ratio, this.maxDistance)) }, style() { return `width:${this.width / this.ratio}px;height:${this.height / this.ratio}px` } }, created() { this.ratio = window.devicePixelRatio this.width *= this.ratio this.height *= this.ratio this.initRadius = 18 * this.ratio this.minHeadRadius = 12 * this.ratio this.minTailRadius = 5 * this.ratio this.initArrowRadius = 10 * this.ratio this.minArrowRadius = 6 * this.ratio this.arrowWidth = 3 * this.ratio this.maxDistance = 40 * this.ratio this.initCenterX = 25 * this.ratio this.initCenterY = 25 * this.ratio this.headCenter = { x: this.initCenterX, y: this.initCenterY } }, mounted() { this._draw() }, methods: { _draw() { const bubble = this.$refs.bubble let ctx = bubble.getContext('2d') ctx.clearRect(0, 0, bubble.width, bubble.height) this._drawBubble(ctx) this._drawArrow(ctx) }, _drawBubble(ctx) { ctx.save() ctx.beginPath() const rate = this.distance / this.maxDistance const headRadius = this.initRadius - (this.initRadius - this.minHeadRadius) * rate this.headCenter.y = this.initCenterY - (this.initRadius - this.minHeadRadius) * rate // 畫上半弧線 ctx.arc(this.headCenter.x, this.headCenter.y, headRadius, 0, Math.PI, true) // 畫左側貝塞爾 const tailRadius = this.initRadius - (this.initRadius - this.minTailRadius) * rate const tailCenter = { x: this.headCenter.x, y: this.headCenter.y + this.distance } const tailPointL = { x: tailCenter.x - tailRadius, y: tailCenter.y } const controlPointL = { x: tailPointL.x, y: tailPointL.y - this.distance / 2 } ctx.quadraticCurveTo(controlPointL.x, controlPointL.y, tailPointL.x, tailPointL.y) // 畫下半弧線 ctx.arc(tailCenter.x, tailCenter.y, tailRadius, Math.PI, 0, true) // 畫右側貝塞爾 const headPointR = { x: this.headCenter.x + headRadius, y: this.headCenter.y } const controlPointR = { x: tailCenter.x + tailRadius, y: headPointR.y + this.distance / 2 } ctx.quadraticCurveTo(controlPointR.x, controlPointR.y, headPointR.x, headPointR.y) ctx.fillStyle = 'rgb(170,170,170)' ctx.fill() ctx.strokeStyle = 'rgb(153,153,153)' ctx.stroke() ctx.restore() }, _drawArrow(ctx) { ctx.save() ctx.beginPath() const rate = this.distance / this.maxDistance const arrowRadius = this.initArrowRadius - (this.initArrowRadius - this.minArrowRadius) * rate // 畫內圓 ctx.arc(this.headCenter.x, this.headCenter.y, arrowRadius - (this.arrowWidth - rate), -Math.PI / 2, 0, true) // 畫外圓 ctx.arc(this.headCenter.x, this.headCenter.y, arrowRadius, 0, Math.PI * 3 / 2, false) ctx.lineTo(this.headCenter.x, this.headCenter.y - arrowRadius - this.arrowWidth / 2 + rate) ctx.lineTo(this.headCenter.x + this.arrowWidth * 2 - rate * 2, this.headCenter.y - arrowRadius + this.arrowWidth / 2) ctx.lineTo(this.headCenter.x, this.headCenter.y - arrowRadius + this.arrowWidth * 3 / 2 - rate) ctx.fillStyle = 'rgb(255,255,255)' ctx.fill() ctx.strokeStyle = 'rgb(170,170,170)' ctx.stroke() ctx.restore() } }, watch: { y() { this._draw() } } } </script>

<style scoped> </style>
複製代碼