canvas进阶之如何画出平滑的曲线

程序员文章站 2023-10-30 14:00:34

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... 18-10-15...

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：

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，cp1x、cp1y描述的是控制点，而x、y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*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；

canvas进阶之如何画出平滑的曲线

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；

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。

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。

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