[TOC] ## 概述 Canvas API（画布）用于在网页实时生成图像，并且可以操作图像内容，基本上它是一个可以用JavaScript操作的位图（bitmap）。 使用前，首先需要新建一个canvas网页元素。 ~~~ <canvas id="myCanvas" width="400" height="200"> 您的浏览器不支持canvas！ </canvas> ~~~ 上面代码中，如果浏览器不支持这个API，则就会显示canvas标签中间的文字——“您的浏览器不支持canvas！”。 每个canvas元素都有一个对应的context对象（上下文对象），Canvas API定义在这个context对象上面，所以需要获取这个对象，方法是使用getContext方法。 ~~~ var canvas = document.getElementById('myCanvas'); if (canvas.getContext) { var ctx = canvas.getContext('2d'); } ~~~ 上面代码中，getContext方法指定参数2d，表示该canvas对象用于生成2D图案（即平面图案）。如果参数是3d，就表示用于生成3D图像（即立体图案），这部分实际上单独叫做WebGL API（本书不涉及）。 ## 绘图方法 canvas画布提供了一个用来作图的平面空间，该空间的每个点都有自己的坐标，x表示横坐标，y表示竖坐标。原点(0, 0)位于图像左上角，x轴的正向是原点向右，y轴的正向是原点向下。 （1）绘制路径 beginPath方法表示开始绘制路径，moveTo(x, y)方法设置线段的起点，lineTo(x, y)方法设置线段的终点，stroke方法用来给透明的线段着色。 ~~~ ctx.beginPath(); // 开始路径绘制 ctx.moveTo(20, 20); // 设置路径起点，坐标为(20,20) ctx.lineTo(200, 20); // 绘制一条到(200,20)的直线 ctx.lineWidth = 1.0; // 设置线宽 ctx.strokeStyle = "#CC0000"; // 设置线的颜色 ctx.stroke(); // 进行线的着色，这时整条线才变得可见 ~~~ moveto和lineto方法可以多次使用。最后，还可以使用closePath方法，自动绘制一条当前点到起点的直线，形成一个封闭图形，省却使用一次lineto方法。 （2）绘制矩形 fillRect(x, y, width, height)方法用来绘制矩形，它的四个参数分别为矩形左上角顶点的x坐标、y坐标，以及矩形的宽和高。fillStyle属性用来设置矩形的填充色。 ~~~ ctx.fillStyle = 'yellow'; ctx.fillRect(50, 50, 200, 100); ~~~ strokeRect方法与fillRect类似，用来绘制空心矩形。 ~~~ ctx.strokeRect(10,10,200,100); ~~~ clearRect方法用来清除某个矩形区域的内容。 ~~~ ctx.clearRect(100,50,50,50); ~~~ （3）绘制文本 fillText(string, x, y) 用来绘制文本，它的三个参数分别为文本内容、起点的x坐标、y坐标。使用之前，需用font设置字体、大小、样式（写法类似与CSS的font属性）。与此类似的还有strokeText方法，用来添加空心字。 ~~~ // 设置字体 ctx.font = "Bold 20px Arial"; // 设置对齐方式 ctx.textAlign = "left"; // 设置填充颜色 ctx.fillStyle = "#008600"; // 设置字体内容，以及在画布上的位置 ctx.fillText("Hello!", 10, 50); // 绘制空心字 ctx.strokeText("Hello!", 10, 100); ~~~ fillText方法不支持文本断行，即所有文本出现在一行内。所以，如果要生成多行文本，只有调用多次fillText方法。 （4）绘制圆形和扇形 arc方法用来绘制扇形。 ~~~ ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise); ~~~ arc方法的x和y参数是圆心坐标，radius是半径，startAngle和endAngle则是扇形的起始角度和终止角度（以弧度表示），anticlockwise表示做图时应该逆时针画（true）还是顺时针画（false）。 下面是如何绘制实心的圆形。 ~~~ ctx.beginPath(); ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true); ctx.fillStyle = "#000000"; ctx.fill(); ~~~ 绘制空心圆形的例子。 ~~~ ctx.beginPath(); ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true); ctx.lineWidth = 1.0; ctx.strokeStyle = "#000"; ctx.stroke(); ~~~ （5）设置渐变色 createLinearGradient方法用来设置渐变色。 ~~~ var myGradient = ctx.createLinearGradient(0, 0, 0, 160); myGradient.addColorStop(0, "#BABABA"); myGradient.addColorStop(1, "#636363"); ~~~ createLinearGradient方法的参数是(x1, y1, x2, y2)，其中x1和y1是起点坐标，x2和y2是终点坐标。通过不同的坐标值，可以生成从上至下、从左到右的渐变等等。 使用方法如下： ~~~ ctx.fillStyle = myGradient; ctx.fillRect(10,10,200,100); ~~~ （6）设置阴影 一系列与阴影相关的方法，可以用来设置阴影。 ~~~ ctx.shadowOffsetX = 10; // 设置水平位移 ctx.shadowOffsetY = 10; // 设置垂直位移 ctx.shadowBlur = 5; // 设置模糊度 ctx.shadowColor = "rgba(0,0,0,0.5)"; // 设置阴影颜色 ctx.fillStyle = "#CC0000"; ctx.fillRect(10,10,200,100); ~~~ ## 图像处理方法 ### drawImage方法 canvas允许将图像文件插入画布，做法是读取图片后，使用drawImage方法在画布内进行重绘。 ~~~ var img = new Image(); img.src = "image.png"; ctx.drawImage(img, 0, 0); // 设置对应的图像对象，以及它在画布上的位置 ~~~ 上面代码将一个PNG图像载入canvas。 由于图像的载入需要时间，drawImage方法只能在图像完全载入后才能调用，因此上面的代码需要改写。 ~~~ var image = new Image(); image.onload = function() { var canvas = document.createElement("canvas"); canvas.width = image.width; canvas.height = image.height; canvas.getContext("2d").drawImage(image, 0, 0); return canvas; } image.src = "image.png"; ~~~ drawImage()方法接受三个参数，第一个参数是图像文件的DOM元素（即img标签），第二个和第三个参数是图像左上角在Canvas元素中的坐标，上例中的（0, 0）就表示将图像左上角放置在Canvas元素的左上角。 ### getImageData方法，putImageData方法 getImageData方法可以用来读取Canvas的内容，返回一个对象，包含了每个像素的信息。 ~~~ var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height); ~~~ imageData对象有一个data属性，它的值是一个一维数组。该数组的值，依次是每个像素的红、绿、蓝、alpha通道值，因此该数组的长度等于 图像的像素宽度 x 图像的像素高度 x 4，每个值的范围是0–255。这个数组不仅可读，而且可写，因此通过操作这个数组的值，就可以达到操作图像的目的。修改这个数组以后，使用putImageData方法将数组内容重新绘制在Canvas上。 ~~~ context.putImageData(imageData, 0, 0); ~~~ ### toDataURL方法 对图像数据做出修改以后，可以使用toDataURL方法，将Canvas数据重新转化成一般的图像文件形式。 ~~~ function convertCanvasToImage(canvas) { var image = new Image(); image.src = canvas.toDataURL("image/png"); return image; } ~~~ 上面的代码将Canvas数据，转化成PNG data URI。 ### save方法，restore方法 save方法用于保存上下文环境，restore方法用于恢复到上一次保存的上下文环境。 ~~~ ctx.save(); ctx.shadowOffsetX = 10; ctx.shadowOffsetY = 10; ctx.shadowBlur = 5; ctx.shadowColor = "rgba(0,0,0,0.5)"; ctx.fillStyle = "#CC0000"; ctx.fillRect(10,10,150,100); ctx.restore(); ctx.fillStyle = "#000000"; ctx.fillRect(180,10,150,100); ~~~ 上面代码先用save方法，保存了当前设置，然后绘制了一个有阴影的矩形。接着，使用restore方法，恢复了保存前的设置，绘制了一个没有阴影的矩形。 ## 动画 利用JavaScript，可以在canvas元素上很容易地产生动画效果。 ~~~ var posX = 20, posY = 100; setInterval(function() { context.fillStyle = "black"; context.fillRect(0,0,canvas.width, canvas.height); posX += 1; posY += 0.25; context.beginPath(); context.fillStyle = "white"; context.arc(posX, posY, 10, 0, Math.PI*2, true); context.closePath(); context.fill(); }, 30); ~~~ 上面代码会产生一个小圆点，每隔30毫秒就向右下方移动的效果。setInterval函数的一开始，之所以要将画布重新渲染黑色底色，是为了抹去上一步的小圆点。 通过设置圆心坐标，可以产生各种运动轨迹。 先上升后下降。 ~~~ var vx = 10, vy = -10, gravity = 1; setInterval(function() { posX += vx; posY += vy; vy += gravity; // ... }); ~~~ 上面代码中，x坐标始终增大，表示持续向右运动。y坐标先变小，然后在重力作用下，不断增大，表示先上升后下降。 小球不断反弹后，逐步趋于静止。 ~~~ var vx = 10, vy = -10, gravity = 1; setInterval(function() { posX += vx; posY += vy; if (posY > canvas.height * 0.75) { vy *= -0.6; vx *= 0.75; posY = canvas.height * 0.75; } vy += gravity; // ... }); ~~~ 上面代码表示，一旦小球的y坐标处于屏幕下方75%的位置，向x轴移动的速度变为原来的75%，而向y轴反弹上一次反弹高度的40%。 ## 像素处理 通过getImageData方法和putImageData方法，可以处理每个像素，进而操作图像内容。 假定filter是一个处理像素的函数，那么整个对Canvas的处理流程，可以用下面的代码表示。 ~~~ if (canvas.width > 0 && canvas.height > 0) { var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height); filter(imageData); context.putImageData(imageData, 0, 0); } ~~~ 以下是几种常见的处理方法。 ### 灰度效果 灰度图（grayscale）就是取红、绿、蓝三个像素值的算术平均值，这实际上将图像转成了黑白形式。假定d[i]是像素数组中一个象素的红色值，则d[i+1]为绿色值，d[i+2]为蓝色值，d[i+3]就是alpha通道值。转成灰度的算法，就是将红、绿、蓝三个值相加后除以3，再将结果写回数组。 ~~~ grayscale = function (pixels) { var d = pixels.data; for (var i = 0; i < d.length; i += 4) { var r = d[i]; var g = d[i + 1]; var b = d[i + 2]; d[i] = d[i + 1] = d[i + 2] = (r+g+b)/3; } return pixels; }; ~~~ ### 复古效果 复古效果（sepia）则是将红、绿、蓝三个像素，分别取这三个值的某种加权平均值，使得图像有一种古旧的效果。 ~~~ sepia = function (pixels) { var d = pixels.data; for (var i = 0; i < d.length; i += 4) { var r = d[i]; var g = d[i + 1]; var b = d[i + 2]; d[i] = (r * 0.393)+(g * 0.769)+(b * 0.189); // red d[i + 1] = (r * 0.349)+(g * 0.686)+(b * 0.168); // green d[i + 2] = (r * 0.272)+(g * 0.534)+(b * 0.131); // blue } return pixels; }; ~~~ ### 红色蒙版效果 红色蒙版指的是，让图像呈现一种偏红的效果。算法是将红色通道设为红、绿、蓝三个值的平均值，而将绿色通道和蓝色通道都设为0。 ~~~ red = function (pixels) { var d = pixels.data; for (var i = 0; i < d.length; i += 4) { var r = d[i]; var g = d[i + 1]; var b = d[i + 2]; d[i] = (r+g+b)/3; // 红色通道取平均值 d[i + 1] = d[i + 2] = 0; // 绿色通道和蓝色通道都设为0 } return pixels; }; ~~~ ### 亮度效果 亮度效果（brightness）是指让图像变得更亮或更暗。算法将红色通道、绿色通道、蓝色通道，同时加上一个正值或负值。 ~~~ brightness = function (pixels, delta) { var d = pixels.data; for (var i = 0; i < d.length; i += 4) { d[i] += delta; // red d[i + 1] += delta; // green d[i + 2] += delta; // blue } return pixels; }; ~~~ ### 反转效果 反转效果（invert）是指图片呈现一种色彩颠倒的效果。算法为红、绿、蓝通道都取各自的相反值（255-原值）。 ~~~ invert = function (pixels) { var d = pixels.data; for (var i = 0; i < d.length; i += 4) { d[i] = 255 - d[i]; d[i+1] = 255 - d[i + 1]; d[i+2] = 255 - d[i + 2]; } return pixels; }; ~~~ ## 参考链接 * David Walsh, [JavaScript Canvas Image Conversion](http://davidwalsh.name/convert-canvas-image) * Matt West, [Getting Started With The Canvas API](http://blog.teamtreehouse.com/getting-started-with-the-canvas-api) * John Robinson, [How You Can Do Cool Image Effects Using HTML5 Canvas](http://www.storminthecastle.com/2013/04/06/how-you-can-do-cool-image-effects-using-html5-canvas/) * Ivaylo Gerchev, [HTML5 Canvas Tutorial: An Introduction](http://www.sitepoint.com/html5-canvas-tutorial-introduction/) * Donovan Hutchinson, [Particles in canvas](http://hop.ie/blog/particles/)