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canvas 绘制双线技巧

程序员文章站 2022-03-24 11:57:35
楔子 最近一个项目,需要绘制双线的效果,双线效果表示的是轨道(类似铁轨之类的),如下图所示: 负责这块功能开发的小伙,姑且称之为L吧,最开始是通过数学计算的方式来实现这种双线,也就是在原来的路径的基础上,计算出两条路径。但是这个过程的计算算挺复杂,而是最终实现的效果很耗性能,性能损耗估计主要在于路径 ......

楔子

最近一个项目,需要绘制双线的效果,双线效果表示的是轨道(类似铁轨之类的),如下图所示:

负责这块功能开发的小伙,姑且称之为l吧,最开始是通过数学计算的方式来实现这种双线,也就是在原来的路径的基础上,计算出两条路径。但是这个过程的计算算挺复杂,而是最终实现的效果很耗性能,性能损耗估计主要在于路径的计算上。

优化技巧

后来他找到我来看这个问题,我在分析了项目背景的情况下,给予了一个简单的绘制技巧,就是先用较粗的线条绘制路径,然后再用较细的线条绘制路径,较细线条的颜色正好是背景颜色。
之所以能够使用这个技巧,是因为该项目的绘制背景是纯色的,而不是渐变色或者图片。
示例代码如下:

               ctx.beginpath();
               ctx.fillstyle = 'blue';
               ctx.rect(10,10,1000,1000);
               ctx.fill();

              ctx.save();
              ctx.strokestyle = 'red';
              ctx.linewidth = 10;
              ctx.linecap = "round";
              ctx.beginpath();
              ctx.moveto(200,100);  //起始点
              ctx.lineto(400,100);
              ctx.quadraticcurveto(500,100,500,200);   
              ctx.lineto(500,400);
              ctx.quadraticcurveto(500,500,400,500);   
              ctx.lineto(200,500);
              ctx.quadraticcurveto(100,500,100,400);   
              ctx.lineto(100,200);
              ctx.quadraticcurveto(100,100,200,100);   
              ctx.stroke();

              ctx.strokestyle= 'blue'
              ctx.linewidth = 4;
              ctx.stroke();
              ctx.restore();
              

代码的思路是,首先使用纯色blue绘制了一个背景,然后使用线条颜色red绘制一条线,然后使用较小的线宽,并把线条颜色改成背景颜色blue,绘制另外一个条线段。最终的绘制效果如下:

canvas 绘制双线技巧
double_line

到此,项目的这个技术难点问题,算是被解决了。这种解决方法,不仅算法简单,不用构思数学方法来构造双线,而且轻量,不会有性能负担。

背景不是纯色的情况

前面说到:之所以能够使用这个技巧,是因为该项目的绘制背景是纯色的,而不是渐变色或者图片。
那如果背景是图片或者渐变颜色的情况下,用这种技巧,肯定就是失效的了。

之所以会思考这个问题,是得益于公司的技术分享会。我会要求员工定期组织分享会,分享一些经验。在此打个小广告,可以看出我们公司的技术氛围是很好的,所以有兴趣的小伙伴可以抓紧时间投简历。怎么投简历呢,关注微信号itman彪叔。
过程中,当时小伙伴l也分享了前面提到这种思路。在分享的过程中,我提出了进一步的问题,如果背景不是纯色,而是渐变色或者图片怎么办?并且灵感乍现,想到了一个解决方法,就是使用ctx.globalcompositeoperation。

有关globalcompositeoperation的说明,可以参考如下链接的说明:
https://developer.mozilla.org/en-us/docs/web/api/canvasrenderingcontext2d/globalcompositeoperation

globalcompositeoperation的定义和用法

globalcompositeoperation 属性设置或返回如何将一个源(新的)图像绘制到目标(已有)的图像上。其中:

  • 源图像 = 您打算放置到画布上的绘图。
  • 目标图像 = 您已经放置在画布上的绘图
    下图显示了globalcompositeoperation的不同的值的解释:


    canvas 绘制双线技巧
    globalcompositeoperation的不同的值的解释

要实现双线的绘制,就要求用同样的路径,不同的线宽绘制两条线路
(我们称之为目标线路和源线路)。并要达到一条线路抠出另外一条线路的效果。
结合上图,我们可以看出destination-out,source-out,xor可以达到效果。下面以destination-out举例说明。

destination-out绘制原理说明

比如首先通过 css 设置背景图,并去掉绘制背景颜色,代码如下:

 <body onload="init()" style="background: url(../test/images/diffuse.png);">

然后绘制代码如下:

  ctx.save();
              ctx.strokestyle = 'red';
              ctx.linewidth = 10;
              ctx.linecap = "round";
              ctx.beginpath();
              ctx.moveto(200,100);  //起始点
              ctx.lineto(400,100);
              ctx.quadraticcurveto(500,100,500,200);   
              ctx.lineto(500,400);
              ctx.quadraticcurveto(500,500,400,500);   
              ctx.lineto(200,500);
              ctx.quadraticcurveto(100,500,100,400);   
              ctx.lineto(100,200);
              ctx.quadraticcurveto(100,100,200,100);   
              ctx.stroke();

              
              ctx.globalcompositeoperation = 'destination-out';
              ctx.linewidth = 4;
              ctx.stroke();
              ctx.restore();

首先设置路径,然后设置线宽为10,调用stroke方法绘制一条线宽为10的路线a。
之后设置globalcompositeoperation为 'destination-out',调整线宽为4,调用stroke方法绘制一条线宽为4的路线b。
看下destination-out的解释:

在源图像外显示目标图像。只有源图像外的目标图像部分会被显示,源图像是透明的。

绘制了线路a的canvas图像是目标图像,线路b是源图像。根据上面解释,只有源图像之外的目标图像能够被显示。最终绘制的效果如下:

 

canvas 绘制双线技巧
destination-out.png

xor 和 source-out

把上面的代码的globalcompositeoperation修改成xor,发现效果也是可以的,xor的解释如下:

使用异或操作对源图像与目标图像进行组合。 英文解释如下:
shapes are made transparent where both overlap and drawn normal everywhere else.

意思源和目标的像素重叠(overlap)的部分会被变成透明像素,其他部分正常绘制。 所以上面示例中,线条a和线条b重叠的部分会被变成透明。绘制的效果也是线条a的被挖空。

对于source-out,其效果正好和destination-out的效果相反:

在目标图像之外显示源图像。只会显示目标图像之外源图像部分,目标图像是透明的。

应此只需要取反操作即可,先用宽度4绘制线条a,然后用宽度10绘制线条b,其结果也是一样的。

背景不是纯色的情况2

前面的背景是通过css的方式设置上去的,如果是通过canvas的drawimage直接绘制上去,效果就不一样了。还是以destination-out为例说明,首先绘制了image,然后绘制线路a,此时的目标图像不在是线路a组成的图形,而是image和线路a组合成的图形,此时用destination-out的方式绘制线路b,不仅会挖空线路a,背景也会被挖空,如下图所示:

canvas 绘制双线技巧
背景不是纯色的情况2

应此要想达到真正的双线效果,要么背景只能是用css设置,要么用两个canvas叠加,一个绘制背景图片,一个绘制路径。
当然还有一种方式,就是绘制双线总是在一个临时的canvas上面进行,然后把这个临时的canvas绘制结果再次绘制到工作canvas上面,相关实践留给读者自己进行。

后记

在网络上面搜索canvas double line,搜索到*上的一条结果如下:

其中的答案也是采用了globalcompositeoperation设置为destination-out的方式。

欢迎关注公众号“itman彪叔”。彪叔,拥有10多年开发经验,现任公司系统架构师、技术总监、技术培训师、职业规划师。熟悉java、javascript、python语言,熟悉数据库。熟悉java、nodejs应用系统架构,大数据高并发、高可用、分布式架构。在计算机图形学、webgl、前端可视化方面有深入研究。对程序员思维能力训练和培训、程序员职业规划有浓厚兴趣。

 

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