簡單canvas的使用

概述

Canvas API(畫布)用於在網頁實時生成圖像,並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標籤中間的文字——“您的瀏覽器不支持canvas!”。

每個canvas元素都有一個對應的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對象用於生成2D圖案(即平面圖案)。如果參數是3d,就表示用於生成3D圖像(即立體圖案),這部分實際上單獨叫做WebGL API(本書不涉及)。

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
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

moveto和lineto方法可以多次使用。最後,還可以使用closePath方法,自動繪製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); 

strokeRect方法與fillRect類似,用來繪製空心矩形。

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。

// 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); 

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)繪製圓形和扇形

arc方法用來繪製扇形。

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

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表示做圖時應該逆時針畫(true)還是順時針畫(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();

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();

(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是起點座標,x2和y2是終點座標。通過不同的座標值,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);

圖像處理方法

drawImage方法

canvas允許將圖像文件插入畫布,做法是讀取圖片後,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

由於圖像的載入需要時間,drawImage方法只能在圖像完全載入後才能調用,因此上面的代碼需要改寫。

var image = new Image(); 

image.onload = function() { 

    if (image.width != canvas.width)
        canvas.width = image.width;
    if (image.height != canvas.height)
        canvas.height = image.height;

    ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
    ctx.drawImage(image, 0, 0);

} 

image.src = "image.png";

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標籤),第二個和第三個參數是圖像左上角在Canvas元素中的座標,上例中的(0, 0)就表示將圖像左上角放置在Canvas元素的左上角。

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於 圖像的像素寬度 x 圖像的像素高度 x 4,每個值的範圍是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。修改這個數組以後,使用putImageData方法將數組內容重新繪製在Canvas上。

context.putImageData(imageData, 0, 0);

toDataURL方法

對圖像數據做出修改以後,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); 

上面代碼先用save方法,保存了當前設置,然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。

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,那麼整個對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]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;

};

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;

};

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;

};
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