HTML5新标签之Canvas

1、概述

Canvas 用于在网页展示图像，并且可以定制内容，基本上它是一个可以用JavaScript操作的位图（bitmap）。

Canvas API用于网页实时生成图像，JavaScript通过API来操作图像内容。这样做的优点是：减少HTTP请求数，减少下载的数据，加快网页载入时间，可以对图像进行实时处理。

使用前，首先需要建一个Canvas网页元素。

<canvas id="myCanvas" width="400" height="200">
    您的浏览器不支持canvas!
</canvas>

如果浏览器不支持canvas，则就会显示canvas标签中间的文字——“您的浏览器不支持canvas!”。

然后，使用JavaScript获取canvas的DOM对象。

var canvas = document.getElementById('myCanvas');

接着，检查浏览器是否支持Canvas API，方法是看有没有部署getContext方法。

if (canvas.getContext) {
    //some code here
}

使用getContext('2d')方法，初始化平面图像的上下文环境。

var ctx = canvas.getContext('2d');

现在就在canvas中间生成平面图像了。

2、绘图方法

（1）填充颜色

设置填充颜色。

ctx.fillStyle = "#000000";//设置填充色为黑色

ctx.strokeStyle = "#FF6600"; //设置笔触颜色

（2）绘制矩形

绘制实心矩形。

ctx.fillStyle = "#000000";//填充颜色，即矩形颜色

ctx.fillRect(x, y, width, height);

绘制空心矩形。

ctx.strokeStyle = "#FF6600"; //笔触颜色，即矩形边框颜色

ctx.strokeRect(x, y, width, height);

清除某个矩形区域的内容。

ctx.clearRect(x, y, width, height);

（3）绘制路径

ctx.beginPath(); //开始路径绘制

ctx.moveTo(20, 20); //设置路径起点

ctx.lineTo(200, 20); //绘制一条到200， 20的直线

ctx.lineWidth = 1.0; //设置线宽

ctx.strokeStyle = "#CC0000"; //设置线的颜色

ctx.stroke(); //进行线的着色，这时整条线才变得可见

（4）绘制圆形和扇形

绘制扇形的方法。

ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);

arc方法的x和y参数是圆心坐标，radius是半径，startAngle和endAngle则是扇形的起始角度和终止角度（以狐度表示），anticlockwise表示作图是应该逆时针画（true）还是顺时针画（false）。

绘制实心的圆形。

ctx.beginPath();

ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true);

ctx.fillStyle = "#000000";

ctx.fill();

绘制空心圆形。

ctx.beginPath();

ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true);

ctx.lineWidth = 1.0;

ctx.strokeStyle = "#000";

ctx.stroke();

（5）绘制文本

fillText方法用于添加文本，strokeText方法用于添加空心字。使用之前，需设定字体、对文方向、颜色等属性。

ctx.font = "Bold 20px Arial"; //设置字体

ctx.textAlign = "left"; //设置对齐方式

ctx.fillStyle = "#008600"; //设置填充颜色

ctx.fillText("Hello!", 10, 50); //设置字体内容，以及在画布上的位置

ctx.strokeText("Hello!", 10, 100); //绘制空心字

fillText方法不支持文本断行，即所有文本出现在一行内。所以如果要生成多行文本，只有调用多次fillText方法。

2.1 渐变

设置渐变颜色。

var myGradient = ctx.createLinearGradient(0, 0, 0, 160);

myGradient.addColorStop(0, "#BABABA");

myGradient.addColorStop(1, "#636363");

createLinearGradient方法的参考是（x1, y1, x2, y2），其中x1和y1是起点坐标，x2和y2是终点坐标。通过不同的坐标值，可以生成从上至下、从左至右的渐变等等。

addColorStop方法的参数是（offset, color），其中offset是一个范围在0.0到1.0之间的浮点值，表示渐变的开始点和结束点之间的一部分，offset为0对应开始点，offset为1对应结束点，color为CSS颜色值的字符串表示。

使用方法如下：

ctx.fillStyle = myGradient;

ctx.fillRect(10, 10, 200, 100);

2.2 阴影

ctx.shadowOffsetX = 10; //设置水平位移

ctx.shadowOffsetY = 10; //设置垂直位移

ctx.shadowBlur = 5; //设置模糊度

ctx.shadowColor = "rgba(0, 0, 0, 0.5)"; //设置阴影颜色

ctx.fillStyle = "#CC0000";

ctx.fillRect(10, 10, 200, 100);

3、图像处理方法

3.1 插入图像

canvas允许将图像文件插入画布，做法是读取图片后，使用drawImage方法在画布内进行重绘。

var img = new Image();

img.src = "image.png";

ctx.drawImage(img, 0, 0); //设置对应的图像对象，以及它在画布上的位置

由于图像的载入需要时间，drawImage方法只能在图像完全载入后才能调用，因此上面的代码需要改写。

var image = new Image();

image.onload = function() {

    if (image.width != canvas.width) {
        canvas.width = image.width;
    }

    if (image.height != canvas.height) {
        canvas.height = image.height;
    }

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

    ctx.drawImage(image, 0, 0);

}

image.src = "image.png";

drawImage()方法接受三个参数，第一个参数是图像文件的DOM元素（即img标签），第二个和第三个参数是图像左上角在canvas元素中的坐标，上例中的（0， 0）就表示将图像左上角放置在canvas元素左上角。

3.2 读取Canvas的内容

getImageData 方法可以用来读取Canvas的内容，返回一个对象，包含了每个像素的信息。

var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);

imageData对象有一个data属性，它的值是一个一维数组。该数组的值，依次是每个像素的红、绿、蓝、alpha通道值，因此该数组的长度等于图像的像素宽度 * 图像的像素高度 * 4，每个值的范围是 0~255。这个数组不仅可读，而且可写，因此通过操作这个数组的值，就可以达到操作图像的目地。修改这个数组后，使用putImageData方法将数组内容重新写回Canvas。

context.putImageData(imageData, 0, 0);

3.3 像素处理

假定filter是一个处理像素的函数，那么整个对Canvas的处理流程，可以用下面的代码表示。

if (canvas.width > 0 && canvas.height > 0) {

    var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);

    filter(imageData);

    context.putImageData(imageData, 0, 0);

}

以下是几种常见的处理方法。

（1）灰度效果

灰度图（grayscale）就是取红、绿、蓝三个像素值的算术平均值，这实际上将图像转成了黑白形式。假定d[i]是像素数组中一个像素的红色值，则d[i+1]为绿色值，d[i+2]为蓝色值，d[i+3]就是alpha通道值。转成灰度的算法，就是将红、绿、蓝三个值相加后除以3，再将结果写回数组。

grayscale = function(pixels) {

    var d = pixels.data;

    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
        var r = d[i];
        var g = d[i + 1];
        var b = d[i + 2];
        d[i] = d[i + 1] = d[i + 2] = (r + g + b) / 3;
    }

    return pixels;

}

（2）复古效果

复古效果（sepia）则是将红、绿、蓝三个像素，分别取这三个值的某种加权平均值，使得图像有一种古旧的效果。

sepia = function(pixels) {

    var d = pixels.data;

    for (var i = 0; i < d.length; i +=4) {
        var r = d[i];
        var g = d[i + 1];
        var b = d[i + 2];
        d[i] = (r * 0.393) + (g * 0.769) + (b * 0.189); //red
        d[i + 1] = (r * 0.349) + (g * 0.686) + (b * 0.168); //green
        d[i + 2] = (r * 0.272) + (g * 0.534) + (b * 0.131); //blue
    }

    return pixels;

}

（3）红色蒙版效果

红色蒙版指的是，让图像呈现一种偏红的效果。算法是将红色通道设为红、绿、蓝三个值的平均值，而将绿色通道和蓝色通道都设为0。

red = function(pixels) {

    var d = pixels.data;

    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
        var r = d[i];
        var g = d[i + 1];
        var b = d[i + 2];
        d[i] = (r + g + b) / 3; //红色通道取平均值
        d[i + 1] = d[i + 2] = 0;
    }

    return pixels;

}

（4）亮度效果

亮度效果（brightness）是指让图像变得更亮或更暗。算法将红色通道、绿色通道、蓝色通道，同时加上一个正值或负值。

brightness = function(pixels, delta) {

    var d = pixels.data;

    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
        d[i] += delta; //red
        d[i + 1] += delta; //green
        d[i + 2] += delta; //blue
    }

    return pixels;

}

（5）反转效果

反转效果（invert）是指图片呈现一种色彩颠倒的效果。算法为红、绿、蓝通道都取各自的相反值（255 - 原值）。

invert = function(pixels) {

    var d = pixels.data;
    
    for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
        d[i] = 255 - d[i];
        d[i + 1] = 255 - d[i + 1];
        d[i + 2] = 255 - d[i + 2];
    }

    return pixels;

}

3.4 将Canvas转化为图像文件

对图像数据作出修改以后，可以使用toDataURL方法，将Canvas数据重新转化成一般的图像文件形式。

function convertCanvasToImage(canvas) {
    var image = new Image();
    image.src = canvas.toDataURL("image/png");
    return image;
}

4、保存和恢复上下文

save方法用于保存上下文环境，restore方法用于恢复到上一次保存的上下文环境。

ctx.save();

ctx.shadowOffsetX = 10;
ctx.shadowOffsetY = 10;
ctx.shadowBlur = 5;
ctx.shadowColor = "rgba(0, 0, 0, 0.5)";

ctx.fillStyle = "#CC0000";
ctx.fillRect(10, 10, 150, 150);

ctx.restore();

ctx.fillStyle = "#000000";
ctx.fillRect(180, 10, 150, 100);

上面的代码一共绘制了两个矩形，前一个有阴影，后一个没有。