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一、狀態及其保存和恢復
在這一節開始之前，我們要先理解一下什么是狀態以及狀態的保存和恢復。玩過 MFC 編程的人經常能碰到這樣的代碼：
pOldPen=pDC->SelectObject(pNewPen)
我們在選擇一個新畫筆對象的同時，總是要保存住舊畫筆對象，為什么要這樣做呢？因為新畫筆對象只是臨時用一下，等用完了，我們想恢復到原來的畫筆配置時，如果舊的配置事先沒有被保存，這些配置就丟失了，也就沒辦法恢復了。
在 HTML5 繪圖中，某一刻的狀態就是當前這一刻上下文對象的一系列屬性的配置值，只是，決定一個畫筆狀態的屬性比較少，如顏色、粗細、線型之類的，而確定上下文狀態的屬性比較多，包括下面這些：
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1、當前上下文對象的移動、旋轉、縮放配置
2、當前上下文對象的 strokeStyle, fillStyle, globalAlpha, lineWidth, lineCap, lineJoin, miterLimit, shadowOffsetX, shadowOffsetY, shadowBlur, shadowColor, globalCompositeOperation 屬性值
3、當前上下文對象的裁剪路徑配置
上面這一系列配置決定了當前這一刻上下文對象的狀態，其中移動、旋轉、縮放、globalCompositeOperation（組合）、裁剪下面我們馬上會講到。
二、狀態的保存與恢復
上面我們說某一刻的狀態由那么多屬性決定，我們要保存這一刻的狀態就要把這些屬性值一個一個都保存，恢復的時候在一個一個都設置回去，那也太麻煩了。確實是這樣的，所以上下文對下提供了了兩個簡單的方法，對狀態進行保存和恢復，他們是：
save( ) 和 restore( )
save 和 restore 方法可以多次調用，每調用一次 save 方法，調用時的狀態（即一系列屬性值）就壓入一個棧中。
每調用一次 restore 方法，最后一次 save 的狀態就被恢復，即出棧。
想象一下彈匣，第一顆被發射出去的子彈，總是最后一個被壓入彈匣的。
三、變型
1、移動：translate(dx,dy)
這個方法看上去很簡單，其實它包含了一定的數學含義，你可以認為是整個坐標系的原點發生了移動，新坐標系下任意一點(x,y)相當于原坐標系下的坐標為：
x'=x+dx
y'=y+dy
如果我們調用 ctx.translate(5,8) 改變上下文對象的坐標系狀態，然后在新狀態下的點(3,2)繪圖，相當于圖像被繪制到了原狀態下的點(8,10)處，即
x'=5+3=8
y'=5+2=10
也許你會問，為什么要那么麻煩，直接在(8,10)處繪制比行嗎？比如把
ctx.translate(5,8)
ctx.drawImage(img,3,2)
改成
ctx.drawImage(img,8,10)
這樣不是更簡單、更直接嗎？
我的理解是，移動更多的情況下是為其他圖形變換服務的，恰當的改變坐標原點可以讓圖形學計算更好理解，并帶來很大方便，下面我舉個簡單的例子，假如：
有一條線段 ，是 x 軸正向上的一小段
y = 0 (1 <= x <= 3)，
如果以坐標原點為圓心，逆時針旋轉90度，則線段與 y 軸正向重合，旋轉后的線段為：
x = 0 (1 <= y <= 3)
但是我們不可能每次旋轉都以原點為圓心進行旋轉，假如我們以線段的一個端點(1,0)為圓心進行旋轉，我們怎么才能得到旋轉后線段上每一點的坐標值呢？其實這個過程可以分為三步：
第一步：移動原點坐標到(1,0)，新的線段依然在 x 軸上，但是方程變為了：y = 0 (0 <= x <= 2)
第二步：以新坐標系的原點為圓心進行旋轉，得到新坐標系下的線段 x = 0 (0 <= y <= 2)
第三步：將新坐標系的原點移動到新坐標系下(-1,0)處，即將原點恢復到原來的位置，此時的線段為：x = 0 (0 <= y <= 2)
第三步所得到的線段就是最后需要繪制的線段。
從這個例子我們可以看出來，即使在這么簡單的情況下，如果不移動坐標原點來直接計算旋轉后的圖形，也是比較困難的。
提示：當你移動坐標原點之前，千萬別忘了保存狀態，當然，繪制完畢后也別放了恢復狀態。
2、縮放 scale(sx, sy)
這個同樣很簡單，sx, sy 是縮放比例因子，縮放后新坐標系下任意一點 (x,y) 相當于原坐標系下的坐標為：
x' = x * sx
y' = y * sy
同樣，改變坐標系統總是不要忘記保存和恢復狀態
3、旋轉 rotate(A)
angle 是旋轉角度，旋轉后新坐標系下任意一點 (x,y) 相當于原坐標系下的坐標為：
x' = x cosA - y sinA
y' = x sinA + y cosA
同樣，改變坐標系統總是不要忘記保存和恢復狀態
4、變形 transform(m11, m12, m21, m22, dx, dy)
其實前面講的移動、縮放、旋轉都是變形的特例，transform 方法的六個參數組成了一個變形矩陣，如下
| m11 |
m21 |
dx |
| m12 |
m22 |
dy |
| 0 |
0 |
1 |
調用 transform 方法就相當于用這些參數為上下文對象設置了新的變形矩陣，關于變形矩陣的具體內容可以參照圖形學相關資料，下面給出幾個簡單特例：
移動 translate(dx,dy)：相當于 transform(1,0,0,1,dx,dy)
縮放 scale(sx,xy)：相當于 transform(sx,0,0,sy,0,0)
旋轉 rotate(A)：相當于 transform(cosA,sinA,-sinA,cosA,0,0)
以 (dx,dy) 為基準點旋轉角度 A：transform(cosA, sinA, -sinA, cosA, dx(1-cosA) + dysinA, dy(1-cosA) - dxsinA)
以 (dx,dy) 為基準點進行 (sx,sy)比例縮放：transform(sx, 0, 0, sy, dx(1-sx), dy(1-sy))
還有很多其他更復雜的變形，大家可以參考圖形學相關資料。
下面給出一個基準點變形的例子，鼠標在圖像上的某點保持按下狀態，圖像就會以該點為基準點進行縮放或者旋轉，松開按鈕后圖像復原。
提示：即縮放又旋轉這個例子，并沒有使用變形矩陣，而是用了四步簡單變形復合而成。效果如下：
移動——在圖像上按住鼠標并移動
基準點縮放——在圖像某點處按住鼠標
基準點旋轉——在圖像某點處按住鼠標
基準點縮放同時旋轉——在圖像某點處按住鼠標
四、組合
所謂組合就是一個圖形繪制在另一個圖形之上，會出現什么效果。默認的情況下是上面的圖形覆蓋了下面的圖形，稱之為 source-over 。
上下文對象總共十二中組合類型，屬性 globalCompositeOperation 被用來設置組合類型，如下：
globalCompositeOperation = type
type 是下面 12 種字符串值之一：
注意：上面所有例子中，藍色方塊是先繪制的，即“已有的 canvas 內容”，紅色圓形是后面繪制，即“新圖形”。
五、裁剪路徑
在第一篇文章中我們就介紹了上下文對象的兩大類繪制方法，即繪制線條的 stroke 系列方法和填充區域的 fill 系列方法，其實，上下文對象還有一類繪制方法叫做裁剪 clip 。
什么是裁剪呢？打個不恰當的比方吧，你用一塊布把電視機屏幕遮住了，這時候電視機屏幕上的任何變化你都看不見了。
但是，如果你布上裁剪出一塊區域，那么至少這塊區域里的屏幕變化你能看見。
當然裁剪區域之外的屏幕也在不停地變化（即也在重新繪制），只是你看不見罷了。這就是所謂的裁剪，平常在處理圖像時經常會遇到這種需求。
那么什么又是裁剪路徑呢？上面說要在布上裁剪出一塊區域，這塊區域是怎么來的呢？
這塊區域是在裁剪動作 clip 之前，由繪圖路徑設定的，他可以是方形、圓形、五星形和其他任何可以繪制的輪廓形狀。
所以，裁剪路徑其實就是繪圖路徑，只不過這個路徑不是拿來繪圖的，而是設定顯示區域和遮擋區域的一個分界線。
如果你不明白什么是繪圖路徑，在前的文章 HTML5邊玩邊學（2）：基礎繪圖 中有介紹。
下面的例子用了兩種方法進行裁剪。第一種方法顯示一來回移動的圓形裁剪區域，大體流程如下：
1、清空畫布
2、改變圓心位置
3、在新的圓心位置處設置一個圓形的裁剪區域
4、在畫布上繪制美女圖像
由于我們不停地在新位置處設定裁剪區域，我們就能看見裁剪區域在移動，而裁剪區域之外的圖像并沒有顯示出來
我們用 clip 方法設置裁剪區域，之后繪制的圖形只能顯示裁剪區域內的一部分，而裁剪區域之外總是顯示畫布的背景色。
假如并不想完全遮擋裁剪區域之外的圖像，比如我們想讓裁剪區域之內的圖像完全顯示出來，但是裁剪區域之外的圖像以半透明的方式顯示出來，該怎么做呢？
這就要用到我們上面說的的組合知識了。第二中方法顯示半透明的遮擋，大體思路如下：
1、清空畫布
2、將畫布的所有區域用一種半透明的顏色填充，這里我用的是灰色，透明度0.9
3、改變圓心位置
4、在新的圓心位置處以 XOR 方式繪制圓，這樣和圓形重疊的部分將被擦除掉。
這時候我們得到的圖形效果是一個半透明的畫布，上面有一塊完全透明的圓形區域
5、 在第 4 步的基礎上，以 destination-over 方式繪制美女圖像，這時候美女圖像將會出現在第 4 步圖形效果的下方，想象一下，正好是我們想要的效果吧？！
效果如下：
所有程序的代碼：
代碼
<canvas id="canvas1" width="250" height="300"
onmousedown="trans.transform(event);"
onmouseup="trans.init(event);"
onmousemove="trans.translate(event);"
style="background-color:black">
你的瀏覽器不支持 <canvas>標簽，請使用 Chrome 瀏覽器 或者 FireFox 瀏覽器
</canvas><br/>
<input type="radio" name="r" id="r1" checked="checked">移動——在圖像上按住鼠標并移動<br />
<input type="radio" name="r" id="r2">基準點縮放——在圖像某點處按住鼠標<br />
<input type="radio" name="r" id="r3">基準點旋轉——在圖像某點處按住鼠標<br />
<input type="radio" name="r" id="r4">基準點縮放同時旋轉——在圖像某點處按住鼠標<br />
<canvas id="canvas3" width="250" height="300" style="background-color:black">
你的瀏覽器不支持 <canvas>標簽，請使用 Chrome 瀏覽器 或者 FireFox 瀏覽器
</canvas><br/>
<input type="button" onclick="move(1);" value="移動裁剪區域">
<input type="button" onclick="move(2);" value="移動蒙版">
<input type="button" onclick="stop();" value="停止移動"><br />
<div>
<table>
<tr>
<td><canvas id="tut0" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab0"></label></td>
<td><canvas id="tut1" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab1"></label></td>
<td><canvas id="tut2" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab2"></label></td>
<td><canvas id="tut3" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab3"></label></td>
</tr>
<tr>
<td><canvas id="tut4" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab4"></label></td>
<td><canvas id="tut5" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab5"></label></td>
<td><canvas id="tut6" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab6"></label></td>
<td><canvas id="tut7" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab7"></label></td>
</tr>
<tr>
<td><canvas id="tut8" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab8"></label></td>
<td><canvas id="tut9" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab9"></label></td>
<td><canvas id="tut10" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab10"></label></td>
<td><canvas id="tut11" width="125" height="125"></canvas><br/><label id="lab11"></label></td>
</tr>
</table>
</div>
<script type="text/javascript">
//美女圖的 Base64 編碼
IMG_SRC='data:image/gif;base64,/9j/4QDfRXhpZgAASUkqAAgAAAAFABIBAwA......';//省略四十字節
//==========================================
//基準點變形類
//==========================================
function Transform(){
//獲取畫布對象
this.ctx = document.getElementById("canvas1").getContext("2d");
//創建圖像對象
this.img=new Image();
//指定圖像源
this.img.src=IMG_SRC;
this.interval = null;
//鼠標按鈕狀態
this.pressed=false;
this.init();
}
//初始化圖形
Transform.prototype.init=function(){
//鼠標按鈕狀態
this.pressed=false;
//停止計時器
if(this.interval) clearInterval(this.interval);
//變化值
this.delta = 0.06;
//清空
this.ctx.clearRect(0,0,250,300);
//重繪
this.paint();
}
//繪制圖像
Transform.prototype.paint=function(){
var that=this;
var img=this.img
if(img.complete)
that.ctx.drawImage(img,0,0);
else
var interval = setInterval(function(){
if(img.complete){
that.ctx.drawImage(img,0,0);
clearInterval(interval);
}
},300);
}
//鼠標按鈕按下后，開始變形
Transform.prototype.transform = function(){
//獲取基準點
this.dx=event.offsetX;
this.dy=event.offsetY;
//獲取基準點
this.startx=event.offsetX;
this.starty=event.offsetY;
//初始縮放比例
this.sc=1;
//初旋轉角度
this.angle=0;
var that=this;
if(document.getElementById("r1").checked)
//鼠標按鈕狀態
this.pressed=true;
else if(document.getElementById("r2").checked)
this.interval = setInterval(function(){that.scale()},50);
else if((document.getElementById("r3").checked))
this.interval = setInterval(function(){that.rotate()},50);
else
this.interval = setInterval(function(){that.scaleAndRotate()},50);
}
//移動
Transform.prototype.translate = function(){
this.ddx=event.offsetX-this.startx;
this.ddy=event.offsetY-this.starty;
if(this.pressed){
//清空
this.ctx.clearRect(0,0,250,300);
//保存狀態
this.ctx.save();
//平移
this.ctx.translate(this.ddx,this.ddy);
//重繪
this.paint();
//繪制基準點
this.ctx.fillStyle="red";
this.ctx.fillRect(this.dx-5,this.dy-5,10,10);
//恢復狀態
this.ctx.restore();
}
}
//縮放變形
Transform.prototype.scale = function(){
//清空
this.ctx.clearRect(0,0,250,300);
//改變縮放比例
this.sc=this.sc - this.delta;
if(this.sc<0.2 || this.sc>2)
this.delta = -this.delta;
//保存狀態
this.ctx.save();
//以 (dx,dy) 為基準點進行 (sx,sy)比例縮放：transform(sx, 0, 0, sy, dx(1-sx), dy(1-sy))
this.ctx.transform(this.sc, 0, 0, this.sc, this.dx*(1-this.sc), this.dy*(1-this.sc))
//用新的變形矩陣重繪
this.paint();
//繪制基準點
this.ctx.fillStyle="red";
this.ctx.fillRect(this.dx-5,this.dy-5,10,10);
//恢復狀態
this.ctx.restore();
}
//旋轉變形
Transform.prototype.rotate = function(){
//清空
this.ctx.clearRect(0,0,250,300);
//改變縮放比例
var PI = Math.PI;
this.angle=this.angle + PI/60;
//保存狀態
this.ctx.save();
//以 (dx,dy) 為基準點旋轉角度 A：transform(cosA, sinA, -sinA, cosA, dx(1-cosA) + dysinA, dy(1-cosA) - dxsinA)
this.ctx.transform(Math.cos(this.angle), Math.sin(this.angle),
-Math.sin(this.angle), Math.cos(this.angle),
this.dx*(1-Math.cos(this.angle)) + this.dy*Math.sin(this.angle),
this.dy*(1-Math.cos(this.angle)) - this.dx*Math.sin(this.angle))
//用新的變形矩陣重繪
this.paint();
//繪制基準點
this.ctx.fillStyle="red";
this.ctx.fillRect(this.dx-5,this.dy-5,10,10);
//恢復狀態
this.ctx.restore();
}
//即縮放又旋轉變形,沒有使用變形矩陣
Transform.prototype.scaleAndRotate = function(){
//清空
this.ctx.clearRect(0,0,250,300);
//改變縮放比例
this.sc=this.sc - this.delta;
if(this.sc<0.2 || this.sc>2)
this.delta = -this.delta;
var PI = Math.PI;
this.angle=this.angle + PI/60;
//保存狀態
this.ctx.save();
//先移動原點到基點
this.ctx.translate(this.dx,this.dy);
this.ctx.scale(this.sc,this.sc);
this.ctx.rotate(this.angle);
this.ctx.translate(-this.dx,-this.dy);
//用新的變形矩陣重繪
this.paint();
//繪制基準點
this.ctx.fillStyle="red";
this.ctx.fillRect(this.dx-5,this.dy-5,10,10);
//恢復狀態
this.ctx.restore();
}
var trans = new Transform();
//==========================================
function Clip(){
var canvas = document.getElementById("canvas3");
this.ctx = canvas.getContext("2d");
this.img=new Image();
this.img.src=IMG_SRC;
//移動方向
this.delta=[3,3];
//起始點
this.pos_x = 225;
this.pos_y = 120;
//半徑
this.radius = 40;
//畫布的長和寬
this.w = parseInt(canvas.getAttribute("width"));
this.h = parseInt(canvas.getAttribute("height"));
}
Clip.prototype.draw1=function(){
//碰撞檢測
if (this.pos_x < this.radius) {
this.delta[0] = Math.random() % 4 + 5;
} else if (this.pos_x > this.w - this.radius) {
this.delta[0] = -(Math.random() % 4 + 5);
}
if (this.pos_y < this.radius) {
this.delta[1] = Math.random() % 4 + 5;
} else if (this.pos_y > this.h - this.radius) {
this.delta[1] = -(Math.random() % 4 + 5);
}
this.pos_x += this.delta[0];
this.pos_y += this.delta[1];
this.ctx.clearRect(0, 0, this.w, this.h);
//保存狀態
this.ctx.save()
//移動變形
this.ctx.translate(this.pos_x,this.pos_y);
//設置裁剪區域
this.ctx.beginPath();
this.ctx.arc(0 ,0,this.radius,0,Math.PI*2,true);
this.ctx.clip();
// 將圖片畫到畫布上
this.ctx.drawImage(this.img, -this.pos_x, -this.pos_y,this.w, this.h);
//恢復狀態
this.ctx.restore();
}
Clip.prototype.draw2=function(){
//碰撞檢測
if (this.pos_x < this.radius) {
this.delta[0] = Math.random() % 4 + 5;
} else if (this.pos_x > this.w - this.radius) {
this.delta[0] = -(Math.random() % 4 + 5);
}
if (this.pos_y < this.radius) {
this.delta[1] = Math.random() % 4 + 5;
} else if (this.pos_y > this.h - this.radius) {
this.delta[1] = -(Math.random() % 4 + 5);
}
this.pos_x += this.delta[0];
this.pos_y += this.delta[1];
this.ctx.clearRect(0, 0, this.w, this.h);
//繪制灰色的半透明蒙版
this.ctx.fillStyle="rgba(125,125,125,0.9)"
this.ctx.fillRect(0, 0, this.w, this.h);
//保存狀態
this.ctx.save()
//移動坐標
this.ctx.translate(this.pos_x,this.pos_y);
//裁剪透明的圓形區域
this.ctx.globalCompositeOperation = "xor";
this.ctx.fillStyle="white"
this.ctx.beginPath();
this.ctx.arc(0 ,0,this.radius,0,Math.PI*2,true);
this.ctx.fill();
// 將圖片畫到蒙版的下面，即只露出透明區域
this.ctx.globalCompositeOperation = "destination-over";
this.ctx.drawImage(this.img, -this.pos_x, -this.pos_y,this.w, this.h);
//恢復狀態
this.ctx.restore();
}
var cl=new Clip();
cl.interval=null;
function move(id){
if(cl.interval)
clearInterval(cl.interval)
if(id==1){
cl.ctx.clearRect(0, 0, 450, 300);
cl.interval=setInterval(function(){cl.draw1()},20);
}
else{
cl.ctx.clearRect(0, 0, 450, 300);
cl.interval=setInterval(function(){cl.draw2()},20);
}
}
function stop(){
clearInterval(cl.interval)
}
var compositeTypes = [
'source-over','source-in','source-out','source-atop',
'destination-over','destination-in','destination-out','destination-atop',
'lighter','darker','copy','xor'
];
function drawComp(){
for (i=0;i<compositeTypes.length;i++){
var label = document.createTextNode(compositeTypes[i]);
document.getElementById('lab'+i).appendChild(label);
var ctx = document.getElementById('tut'+i).getContext('2d');
// draw rectangle
ctx.fillStyle = "#09f";
ctx.fillRect(15,15,70,70);
// set composite property
ctx.globalCompositeOperation = compositeTypes[i];
// draw circle
ctx.fillStyle = "#f30";
ctx.beginPath();
ctx.arc(75,75,35,0,Math.PI*2,true);
ctx.fill();
}
}
drawComp();
</script>
//==========================================
posted on 2010-10-05 12:34
左洸 閱讀(2856)
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