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3、通過Canvas元素實現高級圖像操作

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http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/39509.aspx

這篇文章將帶領大家學習使用JavaScript和Canvas元素操作圖像了幾種不同的方式，這些方式在Canvas元素出現之前是不可能的事兒。

上一篇文章演示了如何利用Canvas實現一個基本的圖像動畫。那個例子很簡單，同樣的效果通過修改IMG或DIV等標準HTML元素的一些屬性，照樣也可以輕易實現。下面我們就來演示一下畫布元素的高級應用，展示一下它的真正威力。

首先，還是準備一個HTML頁面。

 
 
 

  
  
  

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
     
  
  
  
        
  
  
  
        
  
  
  
        
  
  
  
          body { font-family: Arial,Helvetica,sans-serif;} 
  
  
  
        
  
  
  
     
  
  
  
    
  
  
  
      
 
  
  
  
          
  
  
  
            Game Development with Javascript and the canvas element 
  
  
  
          
  
  
  
      
 
  
  
  
       
  
  
  
         
Your browser does not support the canvas element.
 
  
  
  
       
  
  
  
       
  
  
  
      Change Alpha 
  
  
  
      Shear 
  
  
  
      Scale 
  
  
  
      Rotate 
  
  
  
    
  
  
  

 
 
 

與上個一例子的HTML頁面相比，唯一的區(qū)別就是添加了一些按鈕。單擊這些按鈕，就會設置currentFunction變量(稍后介紹)的值，用以改變在渲染循環(huán)中運行的函數。

以下是 jsplatformer2.js 的代碼。

 
 
 

  
  
  

  
  
  
// 每秒多少幀 
  
  
  
const FPS = 30; 
  
  
  
const SECONDSBETWEENFRAMES = 1 / FPS; 
  
  
  
const HALFIMAGEDIMENSION = 75; 
  
  
  
const HALFCANVASWIDTH = 300; 
  
  
  
const HALFCANVASHEIGHT = 200; 
  
  
  
var image = new Image(); 
  
  
  
image.src = "jsplatformer2-smiley.jpg"; //還是第一個例子中的圖像 
  
  
  
var canvas = null; 
  
  
  
var context2D = null; 
  
  
  
var currentFunction = null; 
  
  
  
var currentTime = 0; 
  
  
  
var sineWave = 0; 
  
  
  

  
  
  
window.onload = init; 
  
  
  

  
  
  
function init() 
  
  
  
{ 
  
  
  
   canvas = document.getElementById('canvas'); 
  
  
  
   context2D = canvas.getContext('2d'); 
  
  
  
   setInterval(draw, SECONDSBETWEENFRAMES * 1000); 
  
  
  
   currentFunction = scale; 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function draw() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES; 
  
  
  
    sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2; 
  
  
  

  
  
  
    context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.save(); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  

  
  
  
    currentFunction(); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.drawImage(image, 0, 0); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.restore(); 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function alpha() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.globalAlpha = sineWave; 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function shear() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.transform(1, 0, (sineWave - 0.5), 1, 0, 0); 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function scale() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave), HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave)); 
  
  
  
    context2D.scale(sineWave, sineWave); 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function rotate() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION, HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
    context2D.rotate(sineWave * Math.PI * 2); 
  
  
  
    context2D.translate(-HALFIMAGEDIMENSION, -HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
}
 
 
 

跟前面一樣，這個JavaScript文件先定義了一些全局變量。

◆ FPS：每秒多少幀

◆ SECONDSBETWEENFRAMES：兩幀之間間隔的秒數(FPS的倒數)

◆ HALFIMAGEDIMENSION：要繪制圖像的寬度/高度的一半，用于把圖像定位到畫布的中心點

◆ HALFCANVASWIDTH：畫布寬度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在畫布上居中圖像

◆ HALFCANVASHEIGHT：畫布高度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在畫布上居中圖像

◆ currentFunction：渲染循環(huán)(參見上一篇文章)中運行的函數

◆ currentTime：應用已經運行了多少秒

◆ sineWave：0到1之間的一個值，用于控制圖像的運動

◆ image：要在畫布上繪制的圖像

◆ canvas：畫布元素的引用

◆ context2D：畫布元素的2D上下文的引用

然后，跟前面一樣，要設置在window的onload事件發(fā)生時立即調用init函數(關于init函數的介紹，請參見上一篇文章)。

draw函數

下面來看一看draw函數：

 
 
 

  
  
  

  
  
  
function draw() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES; 
  
  
  
    sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2; 
  
  
  

  
  
  
    context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.save(); 
  
  
  
    context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
    currentFunction(); 
  
  
  
    context2D.drawImage(image, 0, 0); 
  
  
  
    context2D.restore(); 
  
  
  
} 
 
 
 

這個例子要演示4種效果：修改alpha值(透明度)，以及縮放、旋轉和切變圖像。為了展示這些效果，需要基于某一范圍內的值來應用變化。變量sineWave就用來定義這個范圍值的基準。

標準的正弦函數能夠在-1到1之間產生非常完美的波形圖。首先，我們通過遞增currentTime變量來反映動畫已經運行了多長時間，然后再利用這個值在正弦曲線上找到一個點。給正弦函數返回的值(從-1到1)先加1再除以2，就可以把它們轉換成0到1這個范圍內的值。

 
 
 

  
  
  
currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES; 
  
  
  
sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2;
 
 
 

然后，調用clearRect方法清空畫布，以便為后面的繪圖準備一個干凈的版面。

 
 
 

  
  
  
context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
 
 
 

應用到畫布上面的效果是可以累積的，因而就可以利用幾個簡單的函數來“組合”出效果來。例如，在向屏幕上繪制之前，可能會有一艘飛船需要旋轉、變換和縮放。因為所有效果都對畫布起作用，所以這些效果會應用到將被繪制在屏幕上的所有對象，而不僅僅是某一幅圖像或某一個形狀(比如一艘飛船)。

其中，save和restore函數為應用這些累積的效果提供了一種簡單的機制，可以將應用了這些效果的圖像或圖形繪制到畫布上，然后“撤銷”這些改變。后臺的操作是什么呢?save函數把當前的繪制狀態(tài)推進棧里，而restore函數則把最后一個狀態(tài)彈出棧。還拿前面提到的飛船為例，需要執(zhí)行下列操作：

◆ 調用save函數(保存當前的繪制狀態(tài))

◆ 旋轉、變換和縮放上下文

◆ 繪制飛船

調用restore函數，移除自上一次調用save方法以來所添加的任何效果，也就是撤銷之前的變化

在這里，我們就是要組合起來使用這兩個方法。首先，在把任何效果應用到畫布之前，先保存繪制狀態(tài)。

 
 
 

  
  
  
context2D.save();
 
 
 

保存了繪制狀態(tài)之后，就該應用目標效果了。為此，首先調用translate函數，從而將隨后要繪制的圖像在畫布上居中。

 
 
 

  
  
  
context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION);
 
 
 

接下來，調用由變量currentFunction引用的函數。正是這些被引用的函數，是讓圖像發(fā)生alpha(透明度)變化以及縮放、旋轉和切變的關鍵。這些函數我們稍后再介紹。

 
 
 

  
  
  
currentFunction();
 
 
 

為圖像應用完效果之后，就可以把它繪制到畫布上面了。所以，接下來就是調用drawImage來繪圖。

 
 
 

  
  
  
context2D.drawImage(image, 0, 0); 
 
 
 

最后，再調用restore函數，把自調用save函數以來應用的所有效果從畫布上移除。

 
 
 

  
  
  
context2D.restore();
 
 
 

alpha函數

 
 
 

  
  
  
function alpha() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.globalAlpha = sineWave; 
  
  
  
}
 
 
 

通過修改上下文對象的globalAlpha屬性，所有后續(xù)繪制操作的透明度都會被修改。將globalAlpha設置為0，意味著被繪制的任何對象都將完全透明，而將這個屬性設置為1，則意味著任何繪制操作都會保持原有的透明度級別。在此，我們通過修改這個globalAlpha屬性，可以實現笑臉的淡入和淡出效果。

shear函數

 
 
 

  
  
  
function shear() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.transform(1, 0, (sineWave - 0.5), 1, 0, 0); 
  
  
  
} 
 
 
 

切變操作是通過transform函數向畫布應用一個矩陣來實現的。變換矩陣本身就是一個值得研究的主題，但對我們來說，如果不想理解背后的數學原理，可以在網上找到很多標準的2D變換矩陣(http://en.wikipedia.org/wiki/Transformation_matrix#Examples_in_2D_graphics)，直接使用transform函數來應用它們即可。所謂切變，其實就是把圖像的頂部或底部推到一邊。

scale函數

 
 
 

  
  
  
function scale() 
  
  
  
 { 
  
  
  
     context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave), HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave)); 
  
  
  
56 
  
  
  
    context2D.scale(sineWave, sineWave); 
  
  
  
 } 
 
 
 

顧名思義，scale(縮放)函數修改的是圖像的大小。但在此之前，我們還調用了一次transalte函數。這是為了讓縮放后的圖像在畫布上居中。如果你把這行代碼注釋掉，就會發(fā)現圖像會從左上角向右下角膨脹。調用translate函數就是為抵消其圓心的位移，讓圖像始終居中。

rotate函數

 
 
 

  
  
  
function rotate() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION, HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
    context2D.rotate(sineWave * Math.PI * 2); 
  
  
  
    context2D.translate(-HALFIMAGEDIMENSION, -HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
} 
 
 
 

與scale函數類似，rotate(旋轉)函數的作用也正如其名：旋轉圖像。與scale函數同樣類似的是，這里也額外調用了translate函數以確保圖像圍繞中心點而不是左上角旋轉。建議大家把對translate函數的調用注釋掉，自己看一看結果有什么不同。

剛剛我們看到了使用畫布元素實現的4種也還算簡單的效果，這些效果使用標準的HTML元素幾乎是不可能做到的。其中，有的效果可以使用scale和rotate等內置函數來實現，而使用transform函數則可以完成大量的圖像操作(切變只是其中之一)。

網站題目：使用JavaScript和Canvas開發(fā)游戲之使用Canvas
文章起源：http://www.dlmjj.cn/article/djiocgs.html