canvas进阶——如何画出平滑的曲线?

时间 2019-11-05

标签 canvas 进阶如何画出平滑曲线繁體版

原文原文链接

背景概要

相信你们平时在学习canvas 或项目开发中使用canvas的时候应该都遇到过这样的需求：实现一个能够书写的画板小工具。javascript

嗯，相信这对canvas使用较熟的童鞋来讲仅仅只是几十行代码就能够搞掂的事情，如下demo就是一个再也简单不过的例子了：css

<!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>
复制代码

它的实现逻辑也很简单：html

咱们在canvas画布上主要监听了三个事件：mousedown、mouseup和mousemove，同时咱们也建立了一个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，这样作的好处就是能够判断用户当前是否处于绘画状态；
经过mousemove事件不断采集鼠标通过的坐标点，当且仅当isDown为true（即处于书写状态）时将当前的点经过canvas的lineTo方法与前面的点进行链接、绘制；

经过以上几个步骤咱们就能够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——经过这种方式画出来的线条存在锯齿，不够平滑，并且你画得越快，折线感越强。表现以下图所示：java

为何会这样呢？git

问题分析

出现该现象的缘由主要是：github

咱们是以canvas的lineTo方法链接点的，链接相邻两点的是条直线，非曲线，所以经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，你们都知道在mousemove时，浏览器是每隔一小段时间去采集当前鼠标的坐标的，所以鼠标移动的越快，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靠不住那咱们能够采用canvas的另外一个绘图API——quadraticCurveTo，它用于绘制二次贝塞尔曲线。算法

二次贝塞尔曲线

quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y)canvas

调用quadraticCurveTo方法须要四个参数，cp1x、cp1y描述的是控制点，而x、y则是曲线的终点：浏览器

更多详细的信息可移步MDN工具

既然要使用贝塞尔曲线，很显然咱们的数据是不够用的，要完整描述一个二次贝塞尔曲线，咱们须要：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能够帮助咱们获取这些信息

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：

假设咱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，那咱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();
}
复制代码

在原有的基础上，咱们建立了一个变量points用于保存以前mousemove事件中鼠标通过的点，根据该算法可知要绘制二次贝塞尔曲线起码须要3个点以上，所以咱们只有在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同样了，这里再也不赘述。

代码更新后咱们的曲线也变得平滑了许多，以下图所示：

本文到这里就结束了，但愿你们在canvas画板中“画”得愉快~咱们下次再见：）

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