canvas进阶之如何画出平滑的曲线

  发布时间2018-10-15 15:15:21   作者jshao   我要评论

canvas画出来的线条存在锯齿不够平滑这篇文章主要介绍了canvas进阶之如何画出平滑的曲线小编觉得挺不错的现在分享给大家也给大家做个参考一起跟随小编过来看看吧

背景概要

相信大家平时在学习canvas 或 项目开发中使用canvas的时候应该都遇到过这样的需求实现一个可以书写的画板小工具

嗯相信这对canvas使用较熟的童鞋来?#21040;?#20165;只是几十?#20889;?#30721;就可以搞掂的事情以下demo就是一个再也简单不过的例子了

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Sketchpad demo</title>
    <style type="text/css">
        canvas {
            border: 1px blue solid; 
        }
    </style>
</head>
<body>
    <canvas id="canvas" width="800" height="500"></canvas>
    <script type="text/javascript">
        let isDown = false;
        let beginPoint = null;
        const canvas = document.querySelector('#canvas');
        const ctx = canvas.getContext('2d');

        // 设置线条颜色
        ctx.strokeStyle = 'red';
        ctx.lineWidth = 1;
        ctx.lineJoin = 'round';
        ctx.lineCap = 'round';

        canvas.addEventListener('mousedown', down, false);
        canvas.addEventListener('mousemove', move, false);
        canvas.addEventListener('mouseup', up, false);
        canvas.addEventListener('mouseout', up, false);

        function down(evt) {
            isDown = true;
            beginPoint = getPos(evt);
        }

        function move(evt) {
            if (!isDown) return;
            const endPoint = getPos(evt);
            drawLine(beginPoint, endPoint);
            beginPoint = endPoint;
        }

        function up(evt) {
            if (!isDown) return;
            
            const endPoint = getPos(evt);
            drawLine(beginPoint, endPoint);

            beginPoint = null;
            isDown = false;
        }

        function getPos(evt) {
            return {
                x: evt.clientX,
                y: evt.clientY
            }
        }

        function drawLine(beginPoint, endPoint) {
            ctx.beginPath();
            ctx.moveTo(beginPoint.x, beginPoint.y);
            ctx.lineTo(endPoint.x, endPoint.y);
            ctx.stroke();
            ctx.closePath();
        }
    </script>
</body>
</html>

它的实现逻辑也很简单

  • 我们在canvas画布上主要监听了三个事件mousedownmouseupmousemove同时我们也创建了一个isDown变量
  • 当用户按下鼠标mousedown即起笔时将isDown置为true而放下鼠标mouseup的时候将它置为false这样做的好处就是可以判断用户当前是否处于绘画状态
  • 通过mousemove事件不断采集鼠标经过的坐标点当且仅当isDowntrue?#21019;?#20110;书写状态时将当前的点通过canvas的lineTo方法与前面的点进行连接绘制

通过以上几个步骤我们就可以实现基本的画板功能了然而事情并没那么简单仔细的童鞋也许会发现一个很?#29616;?#30340;问题——通过这种方式画出来的线条存在锯齿不够平滑而且你画得越快折线感越强表现如下图所示

为什么会这样呢

问题分析

出现该现象的原因主要是

我们是以canvas的lineTo方法连接点的连接相邻两点的是条直线非曲线因此通过这种方式绘制出来的是条折线

受限于浏览器对mousemove事件的采集频率大家都知道在mousemove时浏览器是每隔一小段时间去采集当前鼠标的坐标的因此鼠标移动的越快采集的两个临近点的距离就越远故“折线感越明显“

如何才能画出平滑的曲线?

要画出平滑的曲线其实也是有方法的lineTo靠不住那我们可以采用canvas的另一个绘图API——quadraticCurveTo 它用于绘制二次贝塞尔曲线

二次贝塞尔曲线

quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y)

调用quadraticCurveTo方法需要四个参数cp1xcp1y描述的是控制点而xy则是曲线的终点

更多详细的信息可移步MDN

既然要使用贝塞尔曲线很显然我们的数据是不够用的要完整描述一个二次贝塞尔曲线我们需要起始点控制点和终点这些数据怎么来呢

有一个很巧妙的算法可以帮助我们获取这些信息

获取二次贝塞尔关键点的算法

这个算法并不难理解这里我直接举例子吧

假设我们在一?#20301;?#30011;中共采集到6个鼠标坐标分别是A, B, C, D, E, F取前面的A, B, C三点计算出BC的中点B1A为起点B为控制点B1为终点利用quadraticCurveTo绘制一条二次贝塞尔曲线线段

接下来计算得出CD点的中点C1B1为起点C为控制点C1为终点继续绘制曲线

?#26469;?#31867;推不断绘制下去当?#38454;?#21518;一个点F时则以DE的中点D1为起点以E为控制点F为终点结束贝塞尔曲线

OK算法就是这样那我们基于该算法再对现?#20889;?#30721;进行一次升级?#33041;e?/p>

let isDown = false;
let points = [];
let beginPoint = null;
const canvas = document.querySelector('#canvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');

// 设置线条颜色
ctx.strokeStyle = 'red';
ctx.lineWidth = 1;
ctx.lineJoin = 'round';
ctx.lineCap = 'round';

canvas.addEventListener('mousedown', down, false);
canvas.addEventListener('mousemove', move, false);
canvas.addEventListener('mouseup', up, false);
canvas.addEventListener('mouseout', up, false);

function down(evt) {
    isDown = true;
    const { x, y } = getPos(evt);
    points.push({x, y});
    beginPoint = {x, y};
}

function move(evt) {
    if (!isDown) return;

    const { x, y } = getPos(evt);
    points.push({x, y});

    if (points.length > 3) {
        const lastTwoPoints = points.slice(-2);
        const controlPoint = lastTwoPoints[0];
        const endPoint = {
            x: (lastTwoPoints[0].x + lastTwoPoints[1].x) / 2,
            y: (lastTwoPoints[0].y + lastTwoPoints[1].y) / 2,
        }
        drawLine(beginPoint, controlPoint, endPoint);
        beginPoint = endPoint;
    }
}

function up(evt) {
    if (!isDown) return;
    const { x, y } = getPos(evt);
    points.push({x, y});

    if (points.length > 3) {
        const lastTwoPoints = points.slice(-2);
        const controlPoint = lastTwoPoints[0];
        const endPoint = lastTwoPoints[1];
        drawLine(beginPoint, controlPoint, endPoint);
    }
    beginPoint = null;
    isDown = false;
    points = [];
}

function getPos(evt) {
    return {
        x: evt.clientX,
        y: evt.clientY
    }
}

function drawLine(beginPoint, controlPoint, endPoint) {
    ctx.beginPath();
    ctx.moveTo(beginPoint.x, beginPoint.y);
    ctx.quadraticCurveTo(controlPoint.x, controlPoint.y, endPoint.x, endPoint.y);
    ctx.stroke();
    ctx.closePath();
}

在原有的基础上我们创建了一个变量points用于保存之前mousemove事件中鼠标经过的点根据该算法可知要绘制二次贝塞尔曲线起码需要3个点以上因此我们只有在points中的点数大于3时才开始绘制接下来的处理就跟该算法一毛一样了这里不再赘述

代码更新后我们的曲线也变得平滑了许多如下图所示

本文到这里就结束了希望大家在canvas画板中“画”得愉快~我们下次再见

?#34892;?#36259;的童鞋可戳这里关注我的博客任何新鲜好玩的博文将会第一时间分享到这儿哦~

以上就是本文的全部内容希望对大家的学习有所帮助也希望大家多多支持脚本之家

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