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Canvas学习3:绘制线段

Canvas rockyxia 2335浏览

写在前面

在上一篇介绍Canvas坐标系统的结尾处,我们使用了Canvavs绘制了一个网格。整个效果是由直线和文本构成。在这一节中,我们来看看如何使用Canvas绘制线段。

在Canvas中,线段也是路径中的一种,被称之为线性路径。在Canvas中绘制线性路径主要用到moveTo(x,y)lineTo(x,y)stroke()几个方法。

先画一条简单的直线

Canvas画一下直线非常的容易。众所周之,两点就能构成一条直线。使用两个API就可以:moveTo()告诉你把画笔移到Canvas画布中的某个位置(直线的起点),然后通过lineTo()把画笔移到另一个点。从而两个点构成一条直线。

function drawScreen () {
  ctx.moveTo(50, 10);
  ctx.lineTo(350, 100);
}

但这样在画布看不到任何的线条。如果需要看到效果,还需要使用stroke()方法:

function drawScreen () {
  ctx.moveTo(50, 10);
  ctx.lineTo(350, 100);
  ctx.stroke();
}

是不是很简单,通过这三个方法就可以绘制出一条线段。

  • moveTo(x,y):移动画笔到指定的坐标点(x,y),该点就是新的子路径的起始点。该方法并不会从当前路径中清除任何子路径
  • lineTo(x,y):使用直线连接当前端点和指定的坐标点(x,y)
  • stroke():沿着绘制路径的坐标点顺序绘制直线

改变线段宽度

我们在实际绘制线段时,总是有粗细的情况发生。那么在Canvas中可以通过lineWidth来改变绘制线段的粗细。比如:

function drawScreen () {
  ctx.lineWidth = 10; // 改变线的粗细
  ctx.moveTo(50, 10); // 起始点
  ctx.lineTo(350, 100); // 第二点(如果是一条直线的话,就是终点)
  ctx.stroke();
}

lineWidth主要用来定义绘制线条的宽度。默认值是1.0,并且这个属性必须大于0.0。较宽的线条在路径上居中,每边各有线条宽的一半。

改变线段的颜色

既然能改为线段的粗细,那必然能改变线段的颜色。在Canvas中可以通过strokeStyle来改变线段的颜色:

function drawScreen () {
  ctx.lineWidth = 10;
  ctx.strokeStyle = '#f36';
  ctx.moveTo(50, 10);
  ctx.lineTo(350, 100);
  ctx.stroke();
}

strokeStyle主要用于设置画笔绘制路径的颜色、渐变和模式。该属性的值可以是一个表示CSS颜色值的字符串。如果你的绘制需求比较复杂,该属性的值还可以是一个CanvasGradient对象或者CanvasPattern对象。

也就是说,我们也可以绘制渐变色的线段:

function drawScreen () { 
  // 创建一个表示线性颜色渐变的CanvasGradient对象, 
  // 并设置该对象的作用区域就是线段所在的区域  
  var canvasGradient = ctx.createLinearGradient(50, 50, 250, 50); 
  //在offset为0的位置(即起点位置)添加一个蓝色的渐变  
  canvasGradient.addColorStop(0, "blue"); 
  //在offset为0.2的位置(线段左起20%的位置)添加一个绿色的渐变  
  canvasGradient.addColorStop(0.2, "green"); 
  //在offset为0的位置(即终点位置)添加一个红色的渐变  
  canvasGradient.addColorStop(1, "red"); 
  //将strokeStyle的属性值设为该CanvasGradient对象  
  ctx.strokeStyle = canvasGradient; 
  ctx.lineWidth = 10; 
  ctx.moveTo(50, 10); 
  ctx.lineTo(350, 100); 
  ctx.stroke(); 
}

CanvasGradient 接口表示描述渐变的不透明对象。通过 CanvasRenderingContext2D.createLinearGradient()CanvasRenderingContext2D.createRadialGradient() 的返回值得到。

如此一来,是不是可以画具有纹理的线段呢?思考一下,你就会有答案。

beginPath()和closePath()

前面也说过了,线段也是线性路径中的一种。有开始也会有结束。其实在Canvas中具有两个方法:beginPath()closePath()

  • beginPath():开始一个新的绘制路径。每次绘制新的路径之前记得调用该方法。它将重置内存中现有的路径
  • closePath():如果当前的绘制路径是打开的,则关闭掉该绘制路径。此外,调用该方法时,它会尝试用直线边接当前端点与起始端点来关闭路径,但如果图形已经关闭(比如先调用stroke())或者只有一个点,它会什么都不做。

在Canvas中绘制路径,最好加上beginPath()closePath()。配合lineTo()不同点,我们可以绘制不同的路径。

function drawScreen () { 
  ctx.strokeStyle = '#f36'; 
  ctx.lineWidth = 4; 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(50, 10); 
  ctx.lineTo(150, 10); 
  ctx.lineTo(150,200); 
  ctx.lineTo(200,200); 
  ctx.lineTo(200,150); 
  ctx.stroke(); 
  ctx.closePath(); 
}

把上面的代码稍做修改:

function drawScreen () { 
  ctx.strokeStyle = '#f36'; 
  ctx.lineWidth = 4; 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(50, 10); 
  ctx.lineTo(150, 10); 
  ctx.lineTo(150,200); 
  ctx.stroke(); 
  ctx.closePath(); 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(200,200); 
  ctx.lineTo(200,150); 
  ctx.stroke(); 
  ctx.closePath(); 
}

你在效果中可以看到,这个示例,我们是绘制了两个路径。

特别提醒:在绘制图形路径时,一定要先调用beginPath()beginPath()方法将会清空内存中之前的绘制路径信息。如果不这样做,对于绘制单个图形可能没什么影响,但是在绘制多个图形时(例如上面示例的两条直线),将会导致路径绘制或者颜色填充等操作出现任何意料之外的结果。

此外,对于closePath()方法,初学者一定要稍加注意。在上面绘制折线的代码示例中,我们先调用了stroke(),再调用了closePath()。其实在调用stroke()方法时,折线就已经绘制好了,当前的绘制路径也就被关闭掉了,所以再调用closePath()方法时,它就不会使用直线连接当前端点和起始端点(也就是说,这里的closePath()是可有可无的,不过为了保持良好的习惯,还是建议写上)。如果我们交换一下stroke()closePath()的调用顺序,则情况完全不一样了。由于closePath()先调用,此时绘制路径并没有关闭,那么closePath()将会用直线连接当前端点和起始端点。

来看下面这段代码,一条路径是stroke()closePath()前面(红色折线);另一条路径是stroke()closePath()后面(蓝色折线):

function drawScreen () {
  ctx.strokeStyle = 'red';
  ctx.lineWidth = 4;
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(50, 10);
  ctx.lineTo(150, 10);
  ctx.lineTo(150,200);
  ctx.lineTo(200,200);
  ctx.lineTo(200,150);
  ctx.stroke();
  ctx.closePath();
  ctx.strokeStyle = 'blue';
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(250, 10);
  ctx.lineTo(350,10); 
  ctx.lineTo(350,200); 
  ctx.lineTo(400,200); 
  ctx.lineTo(400,150); 
  ctx.closePath(); 
  ctx.stroke(); 
}

很明显,红色的终点和起点没连在一起,而蓝色的则连起来了。

对于上面的这种多条线段(路径),如果我们在代码中添加一个fill(),这个时候效果就不是线条效果了,而是线条起点和终点连起来的一个图形:

function drawScreen () { 
  ctx.strokeStyle = 'red'; 
  ctx.lineWidth = 4; 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(50, 10); 
  ctx.lineTo(150, 10); 
  ctx.lineTo(150,200); 
  ctx.lineTo(200,200); 
  ctx.lineTo(200,150); 
  ctx.stroke(); 
  ctx.fill(); 
  ctx.closePath(); 
  ctx.strokeStyle = 'blue'; 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(250, 10); 
  ctx.lineTo(350,10); 
  ctx.lineTo(350,200); 
  ctx.lineTo(400,200); 
  ctx.lineTo(400,150); 
  ctx.closePath(); 
  ctx.stroke(); 
  ctx.fill();
}

同时,在上例的基础上,如果把strokeStyle换成fillStyle,同时删除代码中的stroke()。效果又不一样:

function drawScreen () { 
  ctx.fillStyle = '#ddaae2'; 
  ctx.lineWidth = 4; 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(50, 10); 
  ctx.lineTo(150, 10); 
  ctx.lineTo(150,200); 
  ctx.lineTo(200,200); 
  ctx.lineTo(200,150); 
  ctx.fill(); 
  ctx.closePath(); 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(250, 10); 
  ctx.lineTo(350,10); 
  ctx.lineTo(350,200); 
  ctx.lineTo(400,200); 
  ctx.lineTo(400,150); 
  ctx.closePath(); 
  ctx.fill(); 
}

这个时候,不管是fill()closePath()前后,最终看到的效果都是一样的。也就是说fill()会把路径填充成一个图形。

简单小结一下

在HTML5 Canvas中绘制直线只需要使用[CanvasRenderingContext2D](//developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/CanvasRenderingContext2D)对象的几个属性和方法即可轻松实现。

属性或方法 基本描述
strokeStyle 用于设置画笔绘制路径的颜色、渐变和模式
lineWidth 定义绘制线条的宽度
beginPath() 开始一个新的绘制路径
moveTo(x,y) 移动画笔到指定的坐标点(x,y),该点就是新的子路径的起始点
lineTo(x,y) 使用直线边接当前端点和指定的坐标点(x,y)
stroke() 沿着绘制路径的坐标点顺序绘制直线
closePath() 如果当前的绘制路径是打开的,则关闭掉该绘制路径

在Canvas的图形绘制过程中,几乎都是先按照一定顺序先定下几个坐标点,也就是所谓的绘制路径,然后再根据我们的需要将这些坐标点用指定的方式连接起来,就形成了我们所需要的图形。当我们了解了CanvasRenderingContext2D对象的上述API后,那么绘制线条就显得非常简单了。

线段与像素边界

这是绘制线段的一个小细节。在说这个细节之前,咱们先来看一个小示例,就是绘制两条简单的直线。

function drawScreen () { 
  ctx.strokeStyle = 'red'; 
  ctx.lineWidth = 1; 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(50, 50); 
  ctx.lineTo(350, 50); 
  ctx.stroke(); 
  ctx.beginPath(); 
  ctx.moveTo(50.5, 100.5);
  ctx.lineTo(350.5,100.5); 
  ctx.closePath(); 
  ctx.stroke(); 
}

明显第二条比第一条线。借助制图软件放大功能,来看一下:

虽然我们在代码中设置了lineWidth的值为1,同样的值,但绘制出来的结果却不一样,第一条的宽度变成了2,而第二条的宽度是1。这就是我们接下来要说的线段与像素边界。

如果你在某2个像素的边界处绘制一条1像素宽的线段,那么该线段实际上会占据2个像素的宽度,如下图所示:

如果在像素边界处绘制一条1像素宽的垂直线段,那么Canvas的绘图环境对象会试着将半个像素画在边界中线的右边,将另外半个像素画在边界中线的左边。

然而,在一个整像素的范围内绘制半个像素宽的线段是不可能的,所以左右两个方向上的半像素都被扩展为1个像素。正如上图中左图,本来我们想要将线段绘制在深灰色的区域内,但实际上浏览器却将其延伸绘制到整个灰色的范围内。

另一方面,我们来看看如果将线段绘制在某2个像素之间的那个像素中,效果就如上图中右图。这条垂直线段绘制在两个像素之间,这样的话,中线左右两端的那半个像素就不会再延伸了,它们合半起来恰好占据1像素的宽度。所以说,如果绘制一条真正1像素宽的线段,你必须将该线段绘制在某两个像素之间的那个像素中,而不能将它绘制在两个像素的交界处

所有浏览器的Canvas实现都使用了抗锯齿技术,以便创建出亚像素线段的绘制效果来。

再回过头来看上一节中绘制的网格线,我们可以看到它的线条宽度其实不是真正的1px。也就是上面说的原因造成的。既然明白原因了,那我们就可以轻松修改上节中绘制的网格。

var x = 0.5;
var y = 0.5;
var w = myCanvas.width + .5;
var h = myCanvas.height + .5;

效果如下:

将上面示例,绘制网格的代码,可以用JavaScript将其封装成为一个drawGrid()函数。

function drawGrid(color, stepX, stepY) { 
  ctx.strokeStyle = color; 
  ctx.lineWidth = 0.5; 
  for (var i = stepX + 0.5; i < myCanvas.width; i += stepX) { 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(i, 0); 
    ctx.lineTo(i, myCanvas.height); 
    ctx.stroke(); 
  } 
  for (var i = stepY + 0.5; i < myCanvas.height; i += stepY) { 
    ctx.beginPath(); 
    ctx.moveTo(0, i); 
    ctx.lineTo(myCanvas.width, i); 
    ctx.stroke(); 
  } 
}

其中color是网格线颜色,stepXx轴的网格间距,stepYy轴的网格间距。只需要在drawScree()中绘制网格线刻度,调用drawGrid()函数:

function drawScreen() { 
  var dx = 50, 
      dy = 50, 
      // 初始坐标原点 
      x = 0, 
      y = 0, 
      w = myCanvas.width, 
      h = myCanvas.height, 
      xy = 10; 
  while (y < h) { 
    y = y + dy; 
    //横坐标的数字 
    ctx.font = "1px Calibri"; 
    ctx.fillText(xy, x, y); 
    xy += 10; 
  } 
  // 画竖线 
  y =0; 
  xy =10; 
  while (x < w) { 
    x = x + dx; 
    //纵坐标的数字 
    ctx.font = "1px Calibri"; 
    ctx.fillText(xy,x,10); 
    xy+=10; 
  } 
  drawGrid('#000', 50,50); 
}

最后的效果如下:

总结

这篇文章主要记录了如何在Canvas中绘制线段(路径)。简单的说,使用moveTo(x,y)lineTo(x,y)stroke()就可以绘制出一条线段,或者说多线段。另外使用lineWidth可以改变线段的宽度,而strokeStyle可以改变线段的颜色。不过,在Canvas中绘制路径时记得在开始时先调用beginPath()

是不是很简单呀。不知道大家发现没有,在这篇文章中,看到绘制的线都是实线,那么在Canavs中有没有直接的API可以绘制虚线或者点划线呢?先思考一下,我们后续来回答。

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(本篇完)