如何使用canvas畫出平滑的曲線?（程式碼）

這篇文章帶給大家的內容是關於如何使用canvans畫出平滑的曲線?（程式碼），有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。

背景摘要

相信大家平常在學習canvas 或專案開發中使用canvas的時候應該都遇過這樣的需求：實作一個可以書寫的畫板小工具。

嗯，相信這對canvas使用較熟的童鞋來說僅僅只是幾十行程式碼就可以搞掂的事情，以下demo就是一個再也簡單不過的例子了：

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    <title>Sketchpad demo</title>
    <style>
        canvas {
            border: 1px blue solid; 
        }
    </style>


    <canvas></canvas>
    <script>
        let isDown = false;
        let beginPoint = null;
        const canvas = document.querySelector(&#39;#canvas&#39;);
        const ctx = canvas.getContext(&#39;2d&#39;);

        // 设置线条颜色
        ctx.strokeStyle = &#39;red&#39;;
        ctx.lineWidth = 1;
        ctx.lineJoin = &#39;round&#39;;
        ctx.lineCap = &#39;round&#39;;

        canvas.addEventListener(&#39;mousedown&#39;, down, false);
        canvas.addEventListener(&#39;mousemove&#39;, move, false);
        canvas.addEventListener(&#39;mouseup&#39;, up, false);
        canvas.addEventListener(&#39;mouseout&#39;, 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>

它的實作邏輯也很簡單：

1. 我們在canvas畫布上主要監聽了三個事件：mousedown、mouseup和mousemove，同時我們也創建了一個isDown變數；
   

2. 當使用者按下滑鼠（mousedown，即起筆）時將isDown置為true，而放下滑鼠（mouseup）的時候將它置為false，這樣做的好處就是可以判斷使用者目前是否處於繪畫狀態；
   

3. 透過mousemove事件不斷擷取滑鼠經過的座標點，當且僅當isDown為true（即處於書寫狀態）時將目前的點透過canvas的lineTo方法與前面的點進行連接、繪製；
   

#透過以上幾個步驟我們就可以實現基本的畫板功能了，然而事情並沒那麼簡單，仔細的童鞋也許會發現一個很嚴重的問題——透過這種方式畫出來的線條存在鋸齒，不夠平滑，而且你畫得越快，折線感越強。表現如下圖：

為什麼會這樣呢？

問題分析

出現該現象的原因主要是：

• 我們是以canvas的lineTo方法連接點的，連接相鄰兩點的是一條直線，非曲線，因此通過這種方式繪製出來的是條折線；
  

  
  

• 
  

#受限於瀏覽器對mousemove事件的採集頻率，大家都知道在mousemove時，瀏覽器是每隔一小段時間去採集當前滑鼠的座標的，因此滑鼠移動的越快，採集的兩個臨近點的距離就越遠，故「折線感越明顯」；

如何畫出平滑的曲線?

要畫出平滑的曲線，其實也是有方法的，lineTo靠不住那我們可以採用canvas的另一個繪圖API——quadraticCurveTo ，它用於繪製二次貝塞爾曲線。

二次貝茲曲線

quadraticCurveTo(cp1x, cp1y, x, y)

1. 呼叫quadraticCurveTo方法需要四個參數，cp1x、cp1y描述的是控制點，而x、y則是曲線的終點：

   
   

2. 
   #更多詳細的資訊可移步MDN

   ##既然要使用貝塞爾曲線，很顯然我們的數據是不夠用的，

   要完整描述一個二次貝塞爾曲線，我們需要：起始點、控制點和終點，這些數據怎麼來呢？
   有一個很巧妙的演算法可以幫助我們取得這些資訊

   取得二次貝塞爾關鍵點的演算法
3. 這個演算法並不難理解，這裡我直接舉例：

   
   

   假設我們在一次繪畫中共採集到6個滑鼠座標，分別是A, B, C, D, E, F;
   

   取前面的A, B, C三點，計算出B和C的中點B1，以A為起點，B為控制點，B1為終點，利用quadraticCurveTo繪製一條二次貝塞爾曲線線段；

4. 
   

   
   

   接下來，計算出C與D點的中點C1，以B1為起點、C為控制點、C1為終點繼續繪製曲線；###################################################################### ###依序類推不斷繪製下去，當到最後一個點F時，則以D和E的中點D1為起點，以E為控制點，F為終點結束貝塞爾曲線。 #########################

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：

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：）

以上是如何使用canvas畫出平滑的曲線?（程式碼）的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！