canvas进阶之如何画出平滑的曲线
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：
mousedown、mouseup和mousemove，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isdown为true（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：
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，cp1x、cp1y描述的是控制点，而x、y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：
假设我们在一次绘画*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b和c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；
接下来，计算得出c与d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；
依次类推不断绘制下去，当到最后一个点f时，则以d和e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：
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：）
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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。