canvas绘制飞线效果
在我们做的可视化大屏项目中，经常会遇到飞线的效果。 在我们的大屏编辑器中，可以通过拖拽+配置参数的方式很快就能够实现。下面是我们使用大屏编辑器实现的一个项目效果：
中间地图就有飞线的效果。
抛开编辑器的快速实现不说，我们大致来说下canvas绘制飞线的大致原理。
贝塞尔曲线
飞线的路径主要是一个贝塞尔曲线，canvas绘制贝塞尔曲线比较容易。canvas支持绘制二次和三次，在本次示例中，主要还是绘制二次贝塞尔曲线为主。canvas中指定二次贝塞尔曲线路径的函数如下：
ctx.quadraticCurveTo(cpx, cpy, x, y);
有关贝塞尔曲线的基础知识，读者可以自行学习，此处不再赘述。
渐变实现
从图中，可以看出飞线的效果是淡入的效果，颜色并不是一致的，起点处颜色很淡，终点处颜色就比较浓厚。
怎么样能够实现这种效果呢？ 答案就是渐变，我们知道，canvas支持线性渐变和放射渐变。但是这两种渐变似乎都不太适合曲线的路径。
事实上，我们会考虑使用线性渐变。因为飞线效果中，曲线的弯曲程度都不太大，所以使用线性渐变，曲线造成的差异，人眼是感觉不出来的。
嗯嗯，图形学就是欺骗的艺术。
只要在线的起点和终点创建一个线性渐变，起点的颜色非透明度是0，终点的非透明度是1即可达到目标。
示例代码如下：
function createGradient(ctx,p0,p1){
var grd = ctx.createLinearGradient(p0.x,p0.y,p1.x,p1.y);
grd.addColorStop(0,'rgba(255,0,255,0)');
grd.addColorStop(1,'rgba(255,0,255,1)');
return grd;
}
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(P0.x,P0.y);
ctx.quadraticCurveTo(Q01.x,Q01.y,B1.x,B1.y);
ctx.lineCap = 'round';
ctx.lineWidth =3;
ctx.strokeStyle = createGradient(ctx,P0,P2);
ctx.shadowColor = 'rgba(255,0,255,1)';
ctx.shadowBlur = 5;
ctx.stroke();
流动效果
流动效果就是线条从起点开始，慢慢飞到终点的效果。 技术角度来说，就是绘制二次曲线百分之几的一部分，百分比的数值从0增加到1，然后又回到0，周而复始。
代码如下：
let percent = 0.0;
function render(){
ctx.save();
//按百分比绘制
ctx.restore();
percent += 0.005;
if(percent > 1){
percent = 0.;
}
requestAnimationFrame(render);
}
问题的关键在于如何绘制贝塞尔曲线的一部分。 一种思路是使用二次贝塞尔曲线的公式，把曲线分成很多片段来进行模拟，然而这种方式的效率并不高。 其实可以使用插值的方式来获取一段贝塞尔曲线。代码如下：
// 参考https://xiaozhuanlan.com/topic/9506147283#section0t
let P0 = startPoint, P1 = controlPoint,P2 = endPoint;
let Q01 = interpolation(P0,P1,percent),
Q11 = interpolation(P1,P2,percent),
B1 = interpolation(Q01,Q11,percent);
function interpolation(P0,P1,t) {
var Q = {
x: P0.x * (1 - t) + P1.x * (t),
y: P0.y * (1 - t) + P1.y * (t),
};
return Q;
}
有关上面插值的原理，可以参考下面的说明，摘取字文章：
https://xiaozhuanlan.com/topic/9506147283#section-5
二次贝塞尔曲线
我们知道二次贝塞尔曲线有三个点P0、P1、P2。二次贝塞尔曲线的表达方程如下：
B(t) = (1-t)2 * P0 + 2t(1-t) * P1 + t2 * P2
其中： $t \in $[0,1]
借助上面一次贝塞尔曲线的计算方法，可以通过以下步骤来确定二次贝塞尔曲线的B(t)点:
- 选定 $t \in $[0,1]
- 通过插值运算法则，在P0和P1所组成的线段上，计算出P0和P1点之间的插值点Q0,其中插值的比例值是t。根据插值规则有：length( P0, Q0 ) = length( P0, P1 ) * t
- 通过插值运算法则，在P1和P2所组成的线段上，计算出P1和P2点之间的插值点Q1,其中插值的比例是t。
- 通过插值运算法则，在Q1和Q2所组成的线段上，计算出P1和P2点之间的插值点B,其中插值的比例是t。
上述过程中计算出来的点B就是在曲线上面点。上述过程如下图所示：
从图中可以得出结论：
- 直线(Q0,Q1)和曲线相切于B点。
另外还有隐藏的结论：
- 曲线(P0,B)也是贝塞尔曲线，P0是曲线的起始点，B是曲线的终止点，而Q0是控制点
- 曲线(B,P2)也是贝塞尔曲线，B是曲线的起始点，P2是曲线的终止点，而Q1是控制点
上面两个结论会很有用，有了这个两个结论，前面“迭代（分片）”绘制部分贝塞尔的方法，可以用更加简单的方法替代，这在稍后详细说明。
如果将t的值从0过渡到1，不断计算点B，这些点的集合就可以组成一条二次贝塞尔曲线。下面图形动画复现了这个效果：
通过上面的方式，就可以绘制流动的飞线效果了，如下图所示：
加上阴影
默认线条的样式并不是很好看，如果加上阴影，可以让效果更加丰满。 加上阴影也很简单，代码如下：
ctx.shadowColor = 'rgba(255,0,255,1)';
ctx.shadowBlur = 5;
最终的飞线效果参考下图：
结语
如果对可视化感兴趣，可以和我交流，微信541002349. 如果你对我们的大屏编辑器产品或者3d组态编辑器感兴趣，可以加我微信交流，或者发邮件也可以，terry.tan@servasoft.com。 另外关注公众号“ITMan彪叔” 可以及时收到更多有价值的文章。
