canvas小画板之平滑曲线的实现

网页制作 2024/12/26 佚名

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功能需求

项目需求：需要实现一个可以自由书写的小画板

简单实现

对于熟悉canvas的同学来说，这个需求很简单，大致逻辑如下：

1）监听事件pointerdown，pointermove，pointerup

2）标记是否拖拽画线模式变量 isDrawing，在down事件时置为true，up的时候置为false

3）使用canvas的api，设置线条样式，调用绘制线条接口lineTo方法

短短几十行代码就能实现：

<!doctype html>
<html>

<head>
    <meta charset=utf-8>
    <style>
        canvas {
            border: 1px solid #ccc
        }

        body {
            margin: 0;
        }
    </style>
</head>

<body style="overflow: hidden;background-color: rgb(250, 250, 250);touch-action: none;">
    <canvas id="c" width="1920" height="1080"></canvas>
    <script>
        var el = document.getElementById('c');
        var ctx = el.getContext('2d');
        //设置绘制线条样式
        ctx.strokeStyle = 'red';
        ctx.lineWidth = 1;
        ctx.lineJoin = 'round';
        ctx.lineCap = 'round';
        var isDrawing;//标记是否要绘制
        //存储坐标点
        let lastX, lastY;
        document.body.onpointerdown = function (e) {
            console.log('pointerdown');
            isDrawing = true;
            lastX = e.clientX;
            lastY = e.clientY;
        };
        document.body.onpointermove = function (e) {
            console.log('pointermove');
            if (isDrawing) {
                draw(e.clientX, e.clientY, lastX, lastY);
            }
            lastX = e.clientX, lastY = e.clientY;
        };
        document.body.onpointerup = function (e) {
            if (isDrawing) {
                draw(e.clientX, e.clientY, lastX, lastY);
            }
            lastX = e.clientX, lastY = e.clientY;
            isDrawing = false;
        };

        function draw(x, y, lastX, lastY) {
            ctx.beginPath();
            ctx.moveTo(lastX, lastY);
            ctx.lineTo(x, y);
            ctx.stroke();
        }
    </script>
</body>
</html>

实现效果如下图：

以上就简单的实现了画板功能，如果要求不高的用户可以使用，但一旦遇到有点要求的用户就无法交付这种产品，仔细看是线条折线感太强。

为什么会有折线感呢？

主要原因：

我们调用的api方法lineTo是两点连线也就是直线

浏览器对鼠标事件mousemove的采集是有采集频率的，并不是每个鼠标移动经过的每一个像素点都会触发事件。

当鼠标移动的越快，那么两点之间的间隔就越远，那么折线感就更明显。

如何能绘制平滑的曲线？

canvas提供的api中是有现成接口的，贝塞尔系列的接口就能满足我们的要求，接下来我们讲一下使用二次贝塞尔曲线绘制平滑曲线。

quadraticCurveTo(cpx,cpy,x,y)

二次贝塞尔曲线接口需要四个参数，cpx，cpy是曲线的控制点，x，y是曲线终点。

有人问那曲线的起点在哪里？其实曲线的起点取决于上一操作状态，可以是moveTo的位置，或者是lineTo的位置，或者是贝塞尔的终点。

那么怎么调用quadraticCurveTo，参数怎么传呢？

我们需要找出关键位置，直接用例子告诉大家吧

1）假如我们用鼠标采集到ABCDEF六个点

2）取前面三个点ABC计算，BC的中点B1，以A为起点，B为控制点，B1为终点，那么利用quadraticCurveTo可以绘制出这样一条贝塞尔曲线

3）接下来计算CD的中点C1，以B1为起点，C为控制点，C1为终点，那么利用quadraticCurveTo可以绘制出这样一条贝塞尔曲线

4）以此类推，当到了最后一个点时以D1为起点，E为控制点，F为终点，结束贝塞尔绘制。

根据算法进行代码改造

OK我们介绍了具体算法的影响，那用该算法对我们前面的代码进行改造：

<!doctype html>
<html>

<head>
    <meta charset=utf-8>
    <style>
        canvas {
            border: 1px solid #ccc
        }

        body {
            margin: 0;
        }
    </style>
</head>

<body style="overflow: hidden;background-color: rgb(250, 250, 250);touch-action: none;">
    <canvas id="c" width="1920" height="1080"></canvas>
    <script>
        var el = document.getElementById('c');
        var ctx = el.getContext('2d');
        //设置绘制线条样式
        ctx.strokeStyle = 'red';
        ctx.lineWidth = 1;
        ctx.lineJoin = 'round';
        ctx.lineCap = 'round';
        var isDrawing;//标记是否要绘制
        //存储坐标点
        let points = [];
        document.body.onpointerdown = function (e) {
            console.log('pointerdown');
            isDrawing = true;
            points.push({ x: e.clientX, y: e.clientY });
        };
        document.body.onpointermove = function (e) {
            console.log('pointermove');
            if (isDrawing) {
                draw(e.clientX, e.clientY);
            }

        };
        document.body.onpointerup = function (e) {
            if (isDrawing) {
                draw(e.clientX, e.clientY);
            }
            points = [];
            isDrawing = false;
        };

        function draw(mousex, mousey) {
            points.push({ x: mousex, y: mousey });
            ctx.beginPath();
            let x = (points[points.length - 2].x + points[points.length - 1].x) / 2,
                y = (points[points.length - 2].y + points[points.length - 1].y) / 2;
            if (points.length == 2) {
                ctx.moveTo(points[points.length - 2].x, points[points.length - 2].y);
                ctx.lineTo(x, y);
            } else {
                let lastX = (points[points.length - 3].x + points[points.length - 2].x) / 2,
                    lastY = (points[points.length - 3].y + points[points.length - 2].y) / 2;
                ctx.moveTo(lastX, lastY);
                ctx.quadraticCurveTo(points[points.length - 2].x, points[points.length - 2].y, x, y);
            }
            ctx.stroke();
            points.slice(0, 1);

        }
    </script>
</body>

</html>

在原有基础上我们用了一个数组points保存鼠标经过的点，根据算法可知绘制贝塞尔曲线至少要用三个点，绘制过程中维护points数组。

实现效果如下，可见平滑了很多！

后续文章：

实现蜡笔效果，实现笔锋效果，画笔性能优化

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