使用 canvas 繪制網(wǎng)格背景

言

有沒有很好奇，類似 processOn 這類作圖網(wǎng)站中，網(wǎng)格背景 是怎么做的呢？

網(wǎng)格背景

如果你 F12 看過它的代碼，你將發(fā)現(xiàn)原來不是通過 background-image 之類 css 屬性做的，而是通過 canvas 實現(xiàn)的。

網(wǎng)格背景

這篇主要講如何通過 canvas 來繪制出這樣的 網(wǎng)格背景，以及中間碰到的一個 線條模糊的問題。

手把手寫代碼

1. 創(chuàng)建 ctx 對象

這邊將新建一個和屏幕尺寸相同的 canvas 畫布：

const canvasEl = document.createElement("canvas");
const sh = screen.height;
const sw = screen.width;
canvasEl.width = sw;
canvasEl.height = sh;
const ctx = canvasEl.getContext("2d");

2. 繪制網(wǎng)格

先簡單說下思路：

根據(jù) canvas 畫布尺寸，以 10px 為間距，分別繪制橫縱坐標的線條。

比如繪制橫向線條，先將“畫筆”移至起點坐標 (0, y)，然后通過線條方法 lineTo 繪制屏幕寬度的線條，即繪制 (0, y) 至 (screen.width, y) 的直線。

然后 y 會按照間距 10px 逐漸遞增，直至繪制完整個屏幕。

下面根據(jù)橫縱兩個方向，封裝了 draw 方法：

const draw = function (isColumn) {
  const gutter = 10;
  const limit = isColumn ? sh : sw;

  let i = 0;
  while (i * gutter + gutter <= limit) {
    i++;
    const point = i * gutter;

    // 清空子路徑列表開始一個新路徑
    ctx.beginPath();

    // 分割線
    ctx.strokeStyle = point % 100 !== 0 ? "#f0f0f0" : "#d6e4ff";

    // 將一個新的子路徑的起始點移動到(x，y)坐標
    if (isColumn) {
      ctx.moveTo(0, point);
    } else {
      ctx.moveTo(point, 0);
    }
    // 使用直線連接子路徑的終點到x，y坐標
    if (isColumn) {
      ctx.lineTo(sw, point);
    } else {
      ctx.lineTo(point, sh);
    }
    // 根據(jù)當前的畫線樣式，繪制當前或已經(jīng)存在的路徑的方法
    ctx.stroke();
  }
};

然后分別繪制橫縱坐標，并把 canvas 掛載到 body 上：

draw(true);
draw(false);

document.body.append(canvasEl);

很順利你將得到 canvas 繪制的網(wǎng)格圖形：

網(wǎng)格背景

線條模糊

如果你觀察比較細膩，能發(fā)現(xiàn)上面的網(wǎng)格圖形并不是很清晰，可以仔細觀察下面的圖：

對比效果（左邊模糊，右邊清晰）

為什么會有這樣的情況出現(xiàn)呢？

因為調(diào)用 lineTo 是從 A 點到 B 點，軌跡是點到點的連線。當繪制 1px 線條時，是以這個軌跡連線為中間線左右各渲染 0.5px 的線條。這會使得一個像素點只渲染了一半，而另一半會用一個比較弱的顏色填充，導致繪制出模糊的線條。

怎么改？

只要在 moveTo 時，將坐標偏移 0.5px（即將線條軌跡偏移 0.5 位置），然后調(diào)用 lineTo 時，也將坐標偏移 0.5px。

這樣，最終繪制線條的時候，將在一個完整的像素區(qū)域進行渲染了。

選自：https://www.jianshu.com/p/c0970eecd843

有沒有便捷的方法？

使用 translate 偏移 x 和 y 坐標值，然后繪制好后再調(diào)用 setTransform 重置回來：

ctx.translate(0.5, 0.5);
//...
ctx.setTransform(1, 0, 0, 1, 0, 0);

參考

canvas 畫布解決 1px 線條模糊問題
Drawing a 1px thick line in canvas creates a 2px thick line
CanvasRenderingContext2D.setTransform()

#前端開發(fā)#

么是Canvas

<canvas> 是HTML中的一個元素，它可被用來通過 JavaScript（Canvas API 或 WebGL API）繪制圖形及圖形動畫。

Canvas API 提供了一個通過 JavaScript 和 HTML 的 <canvas> 元素來繪制圖形的方式。它可以用于動畫、游戲畫面、數(shù)據(jù)可視化、圖片編輯以及實時視頻處理等方面。

<canvas>標簽本身沒有繪圖能力，它僅僅是圖形的容器。在HTML，一般通過Javascript語言來完成實際的操作。

創(chuàng)建HTML頁面并添加繪圖容器

本文通過Javascript操作Canvas制作一個簡單的顯示當前時間的動畫時鐘，了解和學習簡單的canvas用法，僅以拋磚引玉。

首先創(chuàng)建一個HTML文件，為了方便管理，使用一個div標簽包裹兩個canvas標簽，并加上一些簡單的css樣式。

<!doctype html>
<html lang="zh-cn">
<head><title>Canvas繪制動畫時鐘</title>
<style>
html,body{margin:0;padding:0}
#clockWrap {
	position: relative;
}
canvas {
	position: absolute;
}
#clock-ui {
	z-index: 2;
}
#clock-plate {
	z-index: 1;
}
</style>
</head>
<body>
  <div id="clockWrap">
  <canvas id="clock-plate"></canvas>
  <canvas id="clock-ui"></canvas>
</div>
<script></script>
</body></html>

本示例中使用了兩個canvas標簽（為什么使用兩個，一個不是更簡單嗎？），一個用于繪制鐘面，一個根據(jù)當前時間實時顯示和更新時針、分針和秒針的動態(tài)指向。好了，話不多說，開干。

繪制鐘面刻度

一個簡單的時鐘，可以分為鐘面上的刻度和指針。其中刻度和12個數(shù)字是固定的，我們可以將它們繪制在當作背景的canvas上（示例中id為clock-plate的canvas）。

（1）要使用canvas，首先必須通過容器獲取渲染上下文：

var $=function(id){return document.querySelector(id);}//這個函數(shù)只是為了方便獲取dom元素
const canvasbg=$("#clock-plate"),
      canvas=$("#clock-ui"),
      ctx = canvasbg.getContext("2d"),//背景容器上下文
      ctxUI = canvas.getContext("2d");//指針容器上下文，后面代碼要用
//定義畫布寬度和高度，時鐘圓直徑，并設(shè)置畫布大小
const oW=1000,oH=800,cW=400,r=cW/2,oX=oW/2,oY=oH/2;
canvas.width=oW;
canvas.height=oH;
canvasbg.width=oW;
canvasbg.height=oH;

（2）畫鐘的邊框，為了好看，這里畫兩個圈：

 //畫出時鐘外圓框
  ctx.lineWidth = 12;
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, r+14, 0, 2 * Math.PI);
	ctx.stroke();
	ctx.closePath();
	ctx.lineWidth = 8;
	//畫出時鐘內(nèi)圓框（刻度圈）
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, r, 0, 2 * Math.PI);
	ctx.stroke();
	ctx.closePath();
	ctx.beginPath();

邊框效果圖

（3）繪制刻度線和數(shù)字，可以利用三角函數(shù)計算出每個刻度的坐標：

利用三角函數(shù)計算刻度線的坐標位置

鐘面上有12個大格，從正上方12開始，它們的度數(shù)分別是270，300，330，0，30，60，90，120，150，180，210，240。然后利用JS的Math.sin和Math.cos分別計算出各大格的坐標。注意：js中Math.sin()和Math.cos()的參數(shù)不是角度數(shù)是弧度。可以使用Math.PI/180*角度來轉(zhuǎn)化，比如將30度轉(zhuǎn)換成弧度=Math.PI/180*30

//繪制鐘表中心點
	ctx.beginPath();
	ctx.arc(oX, oY, 8, 0, 2 * Math.PI);//圓心
	ctx.fill();
	ctx.closePath();
	//設(shè)置刻度線粗細度
	ctx.lineWidth = 3;
	//設(shè)置鐘面12個數(shù)字的字體、大小和對齊方式
	ctx.font = "30px serif";
	ctx.textAlign="center";
	ctx.textBaseline="middle";
	var kdx,kdy;
	//繪制12個大刻度和12個數(shù)字
	//為方便計算，先定義了0-11這12個刻度對應的度數(shù)，也可以直接定義對應的弧度。
	const hd=Math.PI/180，degr=[270,300,330,0,30,60,90,120,150,180,210,240];
	for(var i=0;i<12;i++){
		kdx=oX+Math.cos(hd*degr[i])*(r-3);
		kdy=oY+Math.sin(hd*degr[i])*(r-3);
		ctx.beginPath();
		ctx.arc(kdx, kdy, 6, 0, 2 * Math.PI);//畫圓形大刻度
		ctx.fill();
    //繪制刻度對應的數(shù)字
		ctx.strokeText(i==0? 12 : i,oX+Math.cos(hd*degr[i])*(r-24),oY+Math.sin(hd*degr[i])*(r-24));
		ctx.closePath();
	}
	
	//繪制小刻度
	ctx.lineWidth = 2;
	for(var i=0;i<60;i++){
		if(i % 5 == 0) continue;//跳過與刻度重疊的刻度
		x0=Math.cos(hd*i*6);
		y0=Math.sin(hd*i*6);
		ctx.beginPath();
		ctx.moveTo(oX+x0*(r-10), oY+y0*(r-10)); 
		ctx.lineTo(oX+x0*r, oY+y0*r); //畫短刻度線
		ctx.stroke(); 
		ctx.closePath();
	}

效果如圖：

鐘面效果圖

（4）根據(jù)當前時間繪制指針

習慣上，時針粗短，分針略粗而長，秒針細長。為加大區(qū)別，示例中秒針細長并且繪制成紅色。

function drawHp(i){//繪制時針
	const x0=Math.cos(hd*i*30),y0=Math.sin(hd*i*30);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-90),oY+y0*(r-90),10,"#000000");
}
function drawMp(i){//繪制分針
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-60),oY+y0*(r-60),5,"#000000");
}
function drawSp(i){//繪制秒針
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-20),oY+y0*(r-20),2,"#FF0000");
}
//抽取出繪制三種指針時共同的部分，注意指針繪制在渲染上下文ctxUI中
function drawPointer(ox,oy,tx,ty,width,color){
	ctxUI.strokeStyle = color;
	ctxUI.lineCap = "round";
	ctxUI.lineWidth = width;
	ctxUI.beginPath();
	ctxUI.moveTo(ox, oy);
	ctxUI.lineTo(tx,ty);
	ctxUI.stroke();
	ctxUI.closePath();
}

現(xiàn)在已經(jīng)有了繪制三種指針的方法，參數(shù)是當前時間的時、分和秒，將根據(jù)它們的值確定指針的坐標。不過，因為使用的是默認的convas坐標體系，0值實際指向3的位置，需要小小的修正一下。

window.requestAnimationFrame(function fn(){
		var d = new Date();
		ctxUI.clearRect(0,0,oW,oH);
		//度數(shù)從0開始，而0在3刻度（15分/秒位置），修正為全值減15，如果小于0則修正回來
    var hour=d.getHours(),minute=d.getMinutes()-15,second=d.getSeconds()-15;
		hour=hour>11? hour-15 : hour-3;
		drawHp(hour>=0? hour : 12+hour);
		drawMp(minute>=0? minute : 60+minute);
		drawSp(second>=0? second : 60+second);
		window.requestAnimationFrame(fn);
});

接下來，調(diào)用window.requestAnimationFrame，在其中繪制并更新指標的位置。看看效果如何：

指針繪制情況與實際時間相符

貌似效果有了，截圖時電腦上的時間是10時17分，指針繪制上，時針指向10時，分針指向17。嗯，感覺有點別扭？對了，時針和分針怎么是端端正正地指向它們的整時整分刻度上呢？實際鐘表上時針和分針是展示動態(tài)進度的，此時時針應該越過10時的位置才對。沒關(guān)系，我們在繪制時針和分針時別點東西，讓它的角度值加上分針和秒針的值試試。

//修改后的繪制三種指針的方法
function drawHp(i,f,m){//繪制時針，參數(shù)：時，分，秒
	const x0=Math.cos(hd*(i+(f/60)+(m/600))*30),y0=Math.sin(hd*(i+(f/60)+(m/600))*30);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-90),oY+y0*(r-90),10,"#000000");
}
function drawMp(i,f){//繪制分針，參數(shù)，分，秒
	const x0=Math.cos(hd*(i+(f/60))*6),y0=Math.sin(hd*(i+(f/60))*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-60),oY+y0*(r-60),5,"#000000");
}
function drawSp(i){//繪制秒針
	const x0=Math.cos(hd*i*6),y0=Math.sin(hd*i*6);
	drawPointer(oX,oY,oX+x0*(r-20),oY+y0*(r-20),2,"#FF0000");
}

再來看看效果，嗯，立竿見影呀：

指針指向更合理了

到此為止，canvas繪制一個簡易時鐘就完成了。下面繼續(xù)優(yōu)化一下。剛才使用requestAnimationFrame方法即時更新繪制情況。這個方法與刷新率有關(guān)，看看mdn上面怎么說的：

window.requestAnimationFrame() 方法會告訴瀏覽器你希望執(zhí)行一個動畫。它要求瀏覽器在下一次重繪之前，調(diào)用用戶提供的回調(diào)函數(shù)。
對回調(diào)函數(shù)的調(diào)用頻率通常與顯示器的刷新率相匹配。雖然 75hz、120hz 和 144hz 也被廣泛使用，但是最常見的刷新率還是 60hz（每秒 60 個周期/幀）。為了提高性能和電池壽命，大多數(shù)瀏覽器都會暫停在后臺選項卡或者隱藏的 <iframe> 中運行的 requestAnimationFrame()。

本示例中，更新指針的位置并不需要很高的刷新頻率，可以通過節(jié)流進行一下優(yōu)化：

var fps = 5, fpsInterval = 1000 / fps,lastTime = new Date().getTime(); //記錄上次執(zhí)行的時間
function runStep() {
    requestAnimationFrame(runStep);
    var d=new Date(),now = d.getTime()
    var elapsed = now - lastTime;
    if (elapsed > fpsInterval) {
				ctxUI.clearRect(0,0,oW,oH);
        lastTime = now - (elapsed % fpsInterval); 
			//度數(shù)從0開始，而0在3刻度（15分/秒位置），修正為全值-15，如果小于0則用60減回
        var hour=d.getHours(),minute=d.getMinutes()-15,second=d.getSeconds()-15;//console.log(d.getSeconds(),second);
        hour=hour>11? hour-15 : hour-3;
        drawHp(hour>=0? hour : 12+hour,minute+15,second+15);
        drawMp(minute>=0? minute : 60+minute,second+15);
        drawSp(second>=0? second : 60+second);
    }
}
runStep();

當然，實現(xiàn)時鐘的方法是很多，比如可以使用畫布的旋轉(zhuǎn)（rotate方法）來實現(xiàn)指針的動態(tài)轉(zhuǎn)動等等。

完整HTML+JS源碼：

言

隨著HTML5的火熱，越來越多的人投入到HTML5開發(fā)中了，canvas作為HTML5中比較重要的一個元素，在很多官網(wǎng)的主頁面中被使用到。今天我們一起來看看如何使用canvas畫出一個夢幻的星空背景，還會有流星運動。

本文的代碼已經(jīng)放到Github上了，感興趣的可以自取，Github地址如下。

https://github.com/zhouxiongking/article-pages/blob/master/articles/starry/starry.html

HTML5

實現(xiàn)效果

首先我們來看看通過canvas實現(xiàn)的星空效果圖，如下所示。

效果圖

代碼實現(xiàn)

接下來我們看看這個效果是如何通過代碼一步步實現(xiàn)的。

首先來看看頁面上的HTML代碼，只有一個Div元素。

HTML代碼

Javascript代碼

首先我們需要定義一些常量，比如畫布的寬和高，星星數(shù)量，流星個數(shù)。在這個星空中流星其實是星星的一個，只是添加了動態(tài)效果。

頁面初始化

然后是設(shè)定一個定時器，通過一段隨機時間生成一個流星的索引號。

流星索引號

緊接著來看看生成一個星星的方法，該方法返回一個星星的各項參數(shù)，包括x,y軸坐標，透明度，x,y軸偏移量。

生成星星的參數(shù)

然后是最重要的render方法，通過該方法可以將星星渲染至畫布上，我們將這個方法拆開看，首先是對流星的繪制，流星索引號通過上面metor方法獲得。

畫流星

然后是對于星星各項參數(shù)的處理，比如有的星星生成的點坐標超出了屏幕寬高，有的透明度是負數(shù)，都要將其處理成正常參數(shù)。

各項參數(shù)判斷

最后是在畫布中進行繪制。

畫布繪制

至此，這個畫面效果的講解完畢，如果代碼正確的話，就可以看到文中出現(xiàn)的效果圖。

結(jié)束語

今天這篇文章主要是借助HTML5中的canvas畫出了一個夢幻星空的效果，你學會了嗎？

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