canvas进阶之如何画出平滑的曲线


Posted in HTML / CSS onOctober 15, 2018

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使用较熟的童鞋来说仅仅只是几十行代码就可以搞掂的事情,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(即处于书写状态)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严重的问题——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:

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

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;

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

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:

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

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:

假设我们在一次绘画中共采集到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B1,以A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;

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

接下来,计算得出CD点的中点C1,以B1为起点、C为控制点、C1为终点继续绘制曲线;

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

依次类推不断绘制下去,当到最后一个点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。

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

OK,算法就是这样,那我们基于该算法再对现有代码进行一次升级改造:

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:

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

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:)

感兴趣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三水点靠木。

HTML / CSS 相关文章推荐
Web页面中八种创建多列等高(等高列布局)的实现技术
Dec 24 HTML / CSS
浅析rem和em和px vh vw和% 移动端长度单位
Apr 28 HTML / CSS
CSS3实现复选框动画特效示例代码
Sep 27 HTML / CSS
用CSS3和table标签实现一个圆形轨迹的动画的示例代码
Jan 17 HTML / CSS
如何使用html5与css3完成google涂鸦动画
Dec 16 HTML / CSS
html5 Canvas画图教程(4)—未闭合的路径及渐变色的填充方法
Jan 09 HTML / CSS
css 如何让背景图片拉伸填充避免重复显示
Jul 11 HTML / CSS
详解HTML5中rel属性的prefetch预加载功能使用
May 06 HTML / CSS
用html5的canvas和JavaScript创建一个绘图程序的简单实例
Jul 06 HTML / CSS
关于HTML5语义标签的实践(blog页面)
Jul 12 HTML / CSS
使用phonegap进行本地存储的实现方法
Mar 31 HTML / CSS
HTML页面滚动时部分内容位置固定不滚动的实现
Apr 14 HTML / CSS
iframe在移动端的缩放的示例代码
Oct 12 #HTML / CSS
详解HTML5将footer置于页面最底部的方法(CSS+JS)
Oct 11 #HTML / CSS
HTML5实现签到 功能
Oct 09 #HTML / CSS
HTML5 视频播放(video),JavaScript控制视频的实例代码
Oct 08 #HTML / CSS
移动端html5模拟长按事件的实现方法
Sep 30 #HTML / CSS
HTML5视频播放插件 video.js介绍
Sep 29 #HTML / CSS
Canvas引入跨域的图片导致toDataURL()报错的问题的解决
Sep 19 #HTML / CSS
You might like
PHP_Flame(Version:Progress)的原代码
2006/10/09 PHP
php park、unpark、ord 函数使用方法(二进制流接口应用实例)
2010/10/19 PHP
ThinkPHP实现带验证码的文件上传功能实例
2014/11/01 PHP
php计算整个目录大小的方法
2015/06/01 PHP
CodeIgniter配置之SESSION用法实例分析
2016/01/19 PHP
JS将数字转换成三位逗号分隔的样式(示例代码)
2014/02/19 Javascript
减少访问DOM的次数提升javascript性能
2014/02/24 Javascript
javascript if条件判断方法小结
2014/05/17 Javascript
JavaScript异步回调的Promise模式封装实例
2014/06/07 Javascript
node.js+Ajax实现获取HTTP服务器返回数据
2014/11/26 Javascript
使用JS画图之点、线、面
2015/01/12 Javascript
Angularjs编写KindEditor,UEidtor,jQuery指令
2015/01/28 Javascript
js表格排序实例分析(支持int,float,date,string四种数据类型)
2015/05/06 Javascript
使用CamanJS在Web页面上处理图像的技巧
2015/08/18 Javascript
JavaScript中setter和getter方法介绍
2016/07/11 Javascript
jQuery与JavaScript节点创建方法的对比
2016/11/18 Javascript
原生js封装自定义滚动条
2017/03/24 Javascript
jQuery图片加载失败替换默认图片方法汇总
2017/11/29 jQuery
vue生命周期实例小结
2018/08/15 Javascript
vue router 跳转后回到顶部的实例
2018/08/31 Javascript
如何实现小程序tab栏下划线动画效果
2019/05/18 Javascript
react实现同页面三级跳转路由布局
2019/09/26 Javascript
jquery 键盘事件 keypress() keydown() keyup()用法总结
2019/10/23 jQuery
微信小程序利用云函数获取手机号码
2019/12/17 Javascript
[56:12]LGD vs Optic Supermajor小组赛D组胜者组决赛 BO3 第一场 6.3
2018/06/04 DOTA
Python cookbook(数据结构与算法)通过公共键对字典列表排序算法示例
2018/03/15 Python
Django开发中的日志输出的方法
2018/07/02 Python
Python单元测试unittest的具体使用示例
2018/12/17 Python
详解python中@的用法
2019/03/27 Python
原来我一直安装 Python 库的姿势都不对呀
2019/11/11 Python
使用Python脚本从文件读取数据代码实例
2020/01/19 Python
LUISAVIAROMA中国官网:时尚奢侈品牌购物网站
2020/11/01 全球购物
《在山的那边》教学反思
2014/02/23 职场文书
美术社团活动总结
2014/06/27 职场文书
HTML基础详解(下)
2021/10/16 HTML / CSS
MySQL示例讲解数据库约束以及表的设计
2022/06/16 MySQL