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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: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*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:)

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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。