HTML5 CANVAS：绘制路径

时间：2016-03-08
1.jpg

　　一条HTML5 canvas路径是通过绘制指令来连接一系列的点，由这一系列的点构成直线或曲线。路径可以用于在HTML5 canvas上绘制各种类型的图形：直线、圆形、多边形等等。路径的绘制是canvas的核心，必须很好的理解和掌握。

　　开始和关闭一条路径

　　要开始和关闭一条路径可以使用2D上下文的beginPath()和closePath()函数。例如下面的例子：
  1. var canvas  = document.getElementById("ex1");
  2. var context = canvas.getContext("2d");

  4. context.beginPath();

  6. //... 绘制路径

  8. context.closePath();      
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　　moveTo()函数

　　当你在canvas中绘制一条路径的时候，你可以想象自己正在使用一支“虚拟笔”。这支虚拟笔总是位于某个位置，你可以使用2D上下文的moveTo(x, y)函数来移动这支虚拟笔。例如下面的代码：
  1. context.moveTo(10,10);         
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　　这个例子将“虚拟笔”移动到(10,10)这个坐标点上。

　　lineTo()函数

　　lineTo函数用于从虚拟笔的当前位置绘制一条直线到lineTo()函数中指定的点。下面是一个例子：
  1. context.beginPath();

  3. context.moveTo(10,10);
  4. context.lineTo(50,50);

  6. context.closePath();   
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　　这个例子中首先移动虚拟笔到(10,10)坐标点位置，然后从这个点绘制一条直线到(50,50)坐标点。

　　lineTo()函数还会将虚拟笔移动到执行的结束点位置。上面的例子中是移动到(50,50)的位置。

　　stroke()函数 + fill()函数

　　在你没有通知2D上下文绘制路径之前，实际是不会在画布上绘制任何东西的。你可以通过stroke()或fill()函数来通知2D上下文。

　　stroke()函数用于路径操作指定的图形的外轮廓。

　　fill()函数用于填充有路径操作指定的图形。

　　下面的例子展示了stroke()或fill()函数的用法。
  1. context.beginPath();
  2. context.moveTo(10,10);
  3. context.lineTo(60,50);
  4. context.lineTo(110,50);
  5. context.lineTo(10,10);
  6. context.stroke();
  7. context.closePath();

  9. context.beginPath();
  10. context.moveTo(100,10);
  11. context.lineTo(150,50);
  12. context.lineTo(200,50);
  13. context.lineTo(100,10);
  14. context.fill();
  15. context.closePath();   
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　　上面代码的返回结果如下：

2.jpg

　　线条的宽度

　　你可以使用2D上下文的lineWidth属性来设置绘制线条的宽度。下面是一个例子：
  1. context.lineWidth = 10;            
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　　上面的例子设置绘制线条的宽度为10像素。

　　下面的例子绘制3条直线，它们的宽度分别为1,5和10。

3.jpg

　　当你绘制的线条宽度大于1的时候，扩展的线条宽度将平均分配在线条中心线的两侧。距离来说，如果你从(10,10)这个点绘制一条直线到(100,10)这个点，线条的宽度为10，那么，实际上是从(10,5)这个点开始绘制，然后扩展到(10,15)这个点，在水平绘制到(100,5)和(100,15)这两个点，就像是绘制一个矩形。

　　线条的线条(LINE CAP)

　　在使用路径来绘制线条的时候，你可以设置线条的线头样式。线头的样式通过2D上下文的lineCap属性来设置。它有三个可选值：

  • 　　butt
  • 　　round
  • 　　square

　　butt样式的线头是扁平且和线正交的样式。

　　round样式的线头是一个圆角的线头，圆的半径等于线条宽度的一半。

　　square样式的线头会在线的末端绘制一个矩形。矩形的大小为：线条的宽度 X 线条的宽/2。

　　下面是几个不同线头样式的线条的例子。所有的线条的宽度都是10。最总版的一组线条的lineCap的取值为butt，中间的一组线条的lineCap的取值为round，最右边的一组线条的lineCap的取值为square。

4.jpg

　　lineCap的取值butt和square非常相似。有时难以区别。这里制作了几个小例子，从这些例子中你可以看出它们之间的微小差别。下面又三组线条，每一组左边(或上边)的线条的lineCap属性取值为butt，右边(或下边)的线条的lineCap属性取值为square。

5.jpg

　　正如上面的结果所示，square线头的线条要比butt线头的线条要长。

　　线条的连接

　　2D上下文的lineJoin属性用于定义两条线条连接处的点如何绘制。两条线条连接处的点被称为“连接点”。lineJoin属性有下面的三种取值：

  • 　　miter
  • 　　bevel
  • 　　round

　　下面是这三种取值的示例代码：
  1. context.lineJoin = "miter";
  2. context.lineJoin = "bevel";
  3. context.lineJoin = "round";         
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　　miter的连接点是一个三角形的连接点。

　　bevel的连接点是一个平头的连接点。

　　round的连接点是一个圆角的连接点。

　　下面分别是三种线条连接点的例子，从左到右的lineJoin属性分别是：miter，bevel和round。

6.jpg

　　绘制曲线

　　2D上下文的arc()函数可以用于绘制一条曲线。arc()函数有6个参数：

  • 　　x：圆弧的中心点的X坐标位置。
  • 　　y：圆弧的中心点的Y坐标位置。
  • 　　radius：圆弧的半径。
  • 　　startAngle：圆弧开始的角弧度。
  • 　　endAngle：圆弧结束的角弧度。
  • 　　anticlockwise：设置是以顺时针还是逆时针绘制圆弧，false为顺时针。

　　下面是一段示例代码：
  1. context.lineWidth = 3;

  3. var x = 50;
  4. var y = 50;
  5. var radius = 25;
  6. var startAngle = (Math.PI / 180) * 45;
  7. var endAngle   = (Math.PI / 180) * 180;
  8. var anticlockwise = false;

  10. context.beginPath();
  11. context.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);
  12. context.stroke();
  13. context.closePath();   
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　　上面的代码绘制了一条弧线，它的中心点位于(50,50)坐标点，半径为25，从45度开始到180度结束。

　　下面是上面代码的返回结果：

7.jpg

　　上面的例子如果将anticlockwise设置为true，会得到下面的结果：

8.jpg

　　如果你要花一个完整的圆，可以简单的设置startAngle为0，endAngle设置为2 * Math.PI，它相当于(Math.PI / 180) * 360。

　　arcTo()函数

　　2D上下文中有一个arcTo()函数，它用于从当前的点绘制一条曲线到参数指定的点，曲线的半径也由参数指定。它的语法为：arcTo(x1, y1, x2, y2, radius)。注意：参数中x1, y1, x2, y2指的是这个点的控制点。arcTo()函数可以使用lineTo()和arc函数来模仿。

　　quadraticCurveTo()函数

　　quadraticCurveTo()函数用于绘制一条二次贝兹曲线。这条曲线由一个控制点来控制，它的语法为：quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y)。下面是一个示例代码：
  1. context.lineWidth = 3;

  3. var fromX = 50;
  4. var fromY = 50;
  5. var toX   = 100;
  6. var toY   = 50;
  7. var cpX   = 75;
  8. var cpY   = 100;

  10. context.beginPath();
  11. context.moveTo(fromX, fromY);
  12. context.quadraticCurveTo(cpX, cpY, toX, toY);
  13. context.stroke();
  14. context.closePath();         
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　　上面的代码绘制一条从(50,50)开始到(100,50)的二次贝兹曲线，这条曲线的控制点为(75,100)。得到的结果如下所示：

9.jpg

　　仔细看，在曲线下方有一个小点，那是这条曲线的控制点。(这个点是专门绘制出来让大家看的)


　　关于控制点，可以参考下面的图像：


10.jpg

　　bezierCurveTo()函数

　　bezierCurveTo()函数用于从一个点到另一个点绘制一条三次贝兹曲线。三次贝兹曲线有两个控制点，而二次贝兹曲线只有一个控制点。它的语法为：bezierCurveTo(cp1x, cp1y, cp2x, cp2y, x, y)。下面是一个例子：
  1. context.lineWidth = 3;

  3. var fromX = 50;
  4. var fromY = 50;
  5. var toX   = 300;
  6. var toY   = 50;
  7. var cp1X   = 100;
  8. var cp1Y   = 100;
  9. var cp2X   = 250;
  10. var cp2Y   = 100;

  12. context.beginPath();
  13. context.moveTo(fromX, fromY);
  14. context.bezierCurveTo(cp1X, cp1Y, cp2X, cp2Y, toX, toY);
  15. context.stroke();
  16. context.closePath();      
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　　这段代码从(50,50)绘制一条三次贝兹曲线到(300,50)，两个控制点分别为：(100,100)和(250,100)。得到的结果如下：

0.jpg

　　曲线下方的两个小圆点是两个控制点，他们并不是曲线的一部分。

　　下面是一个不同的例子，它的开始点和结束点于上面的例子相同，但是控制点和上面的例子不相同。
  1. context.lineWidth = 3;

  3. var fromX = 50;
  4. var fromY = 50;
  5. var toX   = 300;
  6. var toY   = 50;
  7. var cp1X   = 100;
  8. var cp1Y   = 10;
  9. var cp2X   = 250;
  10. var cp2Y   = 100;

  12. context.beginPath();
  13. context.moveTo(fromX, fromY);
  14. context.bezierCurveTo(cp1X, cp1Y, cp2X, cp2Y, toX, toY);
  15. context.stroke();
  16. context.closePath();      
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　　上面的代码得到的结果如下：

11.jpg

　　文章的最后，我们引用MDN上的一个例子，它用Canvas路径绘制出“吃豆人”游戏的一个小场景：

12.jpg

　　实现的代码如下：
  1. function draw() {
  2.   var canvas = document.getElementById('canvas');
  3.   if (canvas.getContext){
  4.     var ctx = canvas.getContext('2d');

  6.     roundedRect(ctx,12,12,150,150,15);
  7.     roundedRect(ctx,19,19,150,150,9);
  8.     roundedRect(ctx,53,53,49,33,10);
  9.     roundedRect(ctx,53,119,49,16,6);
  10.     roundedRect(ctx,135,53,49,33,10);
  11.     roundedRect(ctx,135,119,25,49,10);

  13.     ctx.beginPath();
  14.     ctx.arc(37,37,13,Math.PI/7,-Math.PI/7,false);
  15.     ctx.lineTo(31,37);
  16.     ctx.fill();

  18.     for(var i=0;i<8;i++){
  19.       ctx.fillRect(51+i*16,35,4,4);
  20.     }

  22.     for(i=0;i<6;i++){
  23.       ctx.fillRect(115,51+i*16,4,4);
  24.     }

  26.     for(i=0;i<8;i++){
  27.       ctx.fillRect(51+i*16,99,4,4);
  28.     }

  30.     ctx.beginPath();
  31.     ctx.moveTo(83,116);
  32.     ctx.lineTo(83,102);
  33.     ctx.bezierCurveTo(83,94,89,88,97,88);
  34.     ctx.bezierCurveTo(105,88,111,94,111,102);
  35.     ctx.lineTo(111,116);
  36.     ctx.lineTo(106.333,111.333);
  37.     ctx.lineTo(101.666,116);
  38.     ctx.lineTo(97,111.333);
  39.     ctx.lineTo(92.333,116);
  40.     ctx.lineTo(87.666,111.333);
  41.     ctx.lineTo(83,116);
  42.     ctx.fill();

  44.     ctx.fillStyle = "white";
  45.     ctx.beginPath();
  46.     ctx.moveTo(91,96);
  47.     ctx.bezierCurveTo(88,96,87,99,87,101);
  48.     ctx.bezierCurveTo(87,103,88,106,91,106);
  49.     ctx.bezierCurveTo(94,106,95,103,95,101);
  50.     ctx.bezierCurveTo(95,99,94,96,91,96);
  51.     ctx.moveTo(103,96);
  52.     ctx.bezierCurveTo(100,96,99,99,99,101);
  53.     ctx.bezierCurveTo(99,103,100,106,103,106);
  54.     ctx.bezierCurveTo(106,106,107,103,107,101);
  55.     ctx.bezierCurveTo(107,99,106,96,103,96);
  56.     ctx.fill();

  58.     ctx.fillStyle = "black";
  59.     ctx.beginPath();
  60.     ctx.arc(101,102,2,0,Math.PI*2,true);
  61.     ctx.fill();

  63.     ctx.beginPath();
  64.     ctx.arc(89,102,2,0,Math.PI*2,true);
  65.     ctx.fill();
  66.   }
  67. }

  69. // A utility function to draw a rectangle with rounded corners.

  71. function roundedRect(ctx,x,y,width,height,radius){
  72.   ctx.beginPath();
  73.   ctx.moveTo(x,y+radius);
  74.   ctx.lineTo(x,y+height-radius);
  75.   ctx.quadraticCurveTo(x,y+height,x+radius,y+height);
  76.   ctx.lineTo(x+width-radius,y+height);
  77.   ctx.quadraticCurveTo(x+width,y+height,x+width,y+height-radius);
  78.   ctx.lineTo(x+width,y+radius);
  79.   ctx.quadraticCurveTo(x+width,y,x+width-radius,y);
  80.   ctx.lineTo(x+radius,y);
  81.   ctx.quadraticCurveTo(x,y,x,y+radius);
  82.   ctx.stroke();
  83. }               
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