绘制贝塞尔曲线

Bezier Curve in Canvas

Bezier Curve in Canvas


只是靠直线和弧线来画图是不够的,面对一些更加复杂但是有规律的图形时,我们需要另外一个更加强而有力的工具——贝塞尔曲线

在 canvas 里,贝塞尔曲线有二次方和三次方两种形式,区别就在于控制点的数目,二次方的只有一个控制点,而三次方的则有两个。

quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y)
bezierCurveTo(cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, x, y)

这里的贝塞尔曲线的用法同样的很简单的,但是却不像在 Photoshop 或者 Illustrator 里画曲线那么轻巧了,它是非常需要触觉和耐心的。所以上面强调了有规律这个关键词。
实际上是什么感觉,大家亲身体验吧,看看下面的示例。

var colors = ["ec460c", "1e951e", "2692f7", "ea62f6"];
var cp1 = 60;
var cp2 = 160;
var y1 = 150;

for (var i=0; i< colors.length; i++) {
	ctx.beginPath();
	ctx.moveTo(25,75);
	ctx.bezierCurveTo(85,75,cp1,y1,100,y1);
	ctx.bezierCurveTo(cp2,y1,120,35,190,35);

	cp1 -= 10;  // 使控制点 1 横坐标左移 10 像素
	cp2 += 10;  // 使控制点 2 横坐标右移 10 像素
	y1 += 20;    // 是曲线低点下降 20 像素

	ctx.strokeStyle = "#" + colors[i];
	// 设置线条颜色
	ctx.stroke();
}

如图,我比较懒,里面用了循环画了几条曲线,一阵颜色一条,不同在于曲线的底端位置与曲线口径的不同。
你觉得像个什么呢?

这里并没有用到二次方形式的贝塞尔曲线,但是三次方的都会用了,二次方的还不行吗?

PS: 以上代码是主体部分,要运行上面的例子,请参考 进驻Canvas

绘制弧线

在 canvas 里绘制弧线也是非常简单的。

arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise)

x, y 是圆心坐标,radius 是圆弧的半径,startAngle,endAngle分别是弧线起点和终点的弧度,注意,是弧度,而不是度,它们之间可以通过

function radian(degrees) {
	return (Math.PI/180)*degrees
}

来进行转换。最后 anticlockwise 用于指示弧线绘制的方向,true 时表示逆时针方向。

var canvas = document.getElementById('myCanvas');
var size = 220;
canvas.width = canvas.height = size;

if (canvas.getContext) {
	var ctx = canvas.getContext('2d');
	var X = size/2;
	var Y = size/2;
	var N = 12;
	var R = 80;
	for (var i=1; i<=12; i++) {
		var r = 20;
		var startAngle = 0 - Math.PI/2;
		var endAngle   = radian(360*(i/N)) - Math.PI/2;
		var x = X + R*Math.cos(endAngle);
		var y = Y + R*Math.sin(endAngle);
		var anticlockwise = false;
		
		ctx.beginPath();
		ctx.arc(x, y, r, startAngle, endAngle, anticlockwise);
		Math.cos(endAngle + Math.PI/2) > 0 ? ctx.stroke(): ctx.fill();
	}
}

Arc

Arc


这样一个按顺时针变化的大圆就完成了。

完成上面的例子大概需要一点基础数学知识。

可以随意改变里面的圆的半径和起始、结束弧度又或者最后的控制填充与描边的算式来感受一下那种变化。

绘制直线

在了解 如何绘制 canvas 里唯一的基本形状——矩形 之后,现在可以转入使用路径了。路径不仅仅是线条,只是习惯性的会从线条开始,而直线可算是最简单的线条了。

使用路径,是有套路的。

创建、绘制、关闭和填充或者勾勒形状。

beginPath()
// actual drawing
closePath()
stroke()
fill()

两点确定一条直线,在 canvas 里也不例外的。

lineTo(x, y)

x, y 只是终点的坐标,起点坐标是隐含的,并且取决于前一操作。简单来说,上一操作的终点就是当前直线的起点。新建 canvas 时起点就是原点。另外还可以通过这个方法:

moveTo(x, y)

来移动起始坐标。moveTo 顾名思义就是移动坐标用的,它一般用于重设起始坐标,大多数情况下路径都不是起于原点的,而且在绘制一些不连续的路径时非常有用。

var x = 60;
var y = 20;
var r = 40;
var dy = Math.sqrt((r*2)*(r*2)-r*r);

ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x, y);
ctx.lineTo(x-r, y+dy);
ctx.lineTo(x+r, y+dy);
ctx.fill();

var y = y + 2*(Math.sqrt(4/3)*r);

ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x, y);
ctx.lineTo(x-r, y-dy);
ctx.lineTo(x+r, y-dy);
ctx.closePath();
ctx.stroke(); 

2-triangles

2-triangles


上面的代码绘制出六角星,moveTo 这里是移动起始坐标又用于创建两条不连续的三角路径。

三角几何的内容就不解析了,重点是使用填充和描边的区别。填充是会触发路径的自动闭合的,而描边则不会。

这里可以看出在这个套路里 closePath 不是必须的。如果描边之前不闭合路径,所勾画出来的将会是开放的路径,在这个案例里就是只画两边。

Canvas中的矩形

在canvas的世界里,只有一种基本图形——矩形,听起来很难以想象啊,复杂的图形怎么办呢?很多时候复杂问题总有简单的解法的。杀手锏就是路径,用路径和路径组合就可以绘制出相当复杂的图形,很浓重的矢量味道噢。像在 Illustrator 这类矢量设计软件里,路径就是一切的基础。是不是意味着,canvas 同样是矢量世界呢?

还是先搞定仅有的一种基本图形吧。最简单不过下面三个函数:

// 绘制一个方块
fillRect(x,y,width,height)

// 绘制一个矩形轮廓
strokeRect(x,y,width,height)

// 清出一个透明的矩形区域
clearRect(x,y,width,height)

其中x,y是矩形区域左上角的位置。

function draw() {
	var canvas = document.getElementById('myCanvas');;
	
	if (canvas.getContext) {
		var ctx = canvas.getContext('2d');
		
		ctx.fillRect(15, 15, 120, 120);
		ctx.clearRect(40, 40, 70, 70);
		ctx.strokeRect(45, 45, 60, 60);
		ctx.strokeRect(50, 50, 50, 50);
	}
}

Rectangle in canvas

Rectangle in canvas

代码可以放在 进驻Canvas 里曾经用过页面模板里执行。

在 canvas 上,首先填充了一个 120×120 的黑色(默认色)方块,清出中间并在其内勾画出双边矩形,看上去和右边的图形是一致的。

是由点组成的,但一开始就绘制面了,那么如何绘制点呢?其实,屏幕上的像素点也是一个矩形,画一个 1×1 的矩形就是点了。用 fillRectstrokeRect 都可以,但是有一点区别,fillRect 可以准确的填充出一个像素点,而用 strokeRect 则可以得到一个视觉上的点,边缘是模糊的。同样,如果希望矩形块的边缘是锐利的,使用 fillRect 而不是 strokeRect

开始之前

html 5

html 5

<canvas>首先是在Mac OS X Dashboard上出现的,随后是safari,接着是基于Gecko的Firefox 1.5 … 而现在更被WhatWG 接纳,成为WhatWG Web applications 1.0 specification即 HTML 5 的一部分。

canvas可以用来画图,合成图像甚至是做动画,使用canvas不难,会HTML和JavaScript就可以很快的开进了。不过基本上,我觉得最终目标是动画效果和实现交互,那应该多少需要一点知识和经验,例如数学知识,颜色知识,交互经验等等……当然还需要想象力和最重要的——耐心。

之前在Canvas的奇怪变形也说过用css来定义canvas的长宽会引起变形,那个变形在不同的浏览器里面还不一样,实在无聊了可以试试,不过,最稳还是指定canvas的width和height属性。

进驻Canvas

intro to canvas

进驻canvas

<canvas>这个新的HTML元素的吸引力真是让我无法抵挡。在看过一些令人惊异的效果之后,canvas随即成为了最近的研究课题之一。
首先需要一个浏览器,Firefox (1.5 以上)这类基于Gecko的浏览器、Safari、Chrome和Opera都支持它, IE不支持。
在新建的页面里面加入

<canvas id="myCanvas" width="300" height="150"></canvas>

myCanvas 其实只是一个容器,内容的填充就是脚本(通常是javascript)出场的时候了。

var canvas = document.getElementById('myCanvas');
if (canvas.getContext){
	var ctx = canvas.getContext('2d');
	// drawing code here
} else {
	// canvas-unsupported code here
}

我觉得既然要测试canvas,当然不会选一个不支持它的浏览器来玩,但是检查特性是否被支持是一个良好的习惯,正式使用时大可以通过代码重构将这一些框框隐藏起来。

然后画一个很常见的图吧,保存代码为html再用浏览器打开,看到什么了?

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
<script language="javascript" type="text/javascript">
function drawRGB() {
	var canvas = document.getElementById('myCanvas');;

	if (canvas.getContext) {
		var ctx = canvas.getContext('2d');

		var x = y = 60;
		var r = 20; // 半边长
		var dy = Math.sqrt((r*2)*(r*2)-r*r); // 显而易见
		var radius = 30;
		var startAngle = 0;
		var endAngle = Math.PI*2;
		var anticlockwise = true;
		var list = [
			// 红
			{'x': x, 'y': y, 'color': "rgb(255,0,0)"},
			// 绿 透明0.6
			{'x': x-r, 'y': y+dy, 'color': "rgba(0,255,0,0.6)"},
			// 蓝 透明0.6
			{'x': x+r, 'y': y+dy, 'color': "rgba(0,0,255,0.6)"}
		]; // 三个圆的圆心位置及其颜色

		for (var i=0; i<list.length; i++) {
			var item = list[i];
			ctx.beginPath(); // 开启新路径
			ctx.fillStyle = item.color; // 设置填充样式

			// 画圆形路径
			ctx.arc(item.x, item.y, radius,
				startAngle, endAngle, anticlockwise);

			// 填充
			ctx.fill();
		}
	}
}
</script>
</head>
<body onload="drawRGB();">
<canvas id="myCanvas" width="300" height="150"></canvas>
</body>
</html>

解释见注释

未完待续…

Canvas的奇怪变形

我一般用脚本创建元素的同时多数会附加css来控制大小,背景色,etc.

但在<canvas>上却表现比较怪,

var canvas = new Element('canvas', {styles: {width: '150px',height : '150px'}});

再在上面画东西的时候居然发现变形了

我记得mozilla上面说是可以改变它的大小的

分析一下,canvas最终表现和一个png图像差不多,而它的默认大小是300/150,当应用css时,相当于宽度压缩了。

那不用css怎么办呢?其实很简单

var canvas = new Element('canvas', {width: 150,height : 150});

诶,被css惯坏了……

注: Element指的是mootools里的那个