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3、通過(guò)Canvas元素實(shí)現(xiàn)高級(jí)圖像操作

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http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/39509.aspx

這篇文章將帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)使用JavaScript和Canvas元素操作圖像了幾種不同的方式，這些方式在Canvas元素出現(xiàn)之前是不可能的事兒。

上一篇文章演示了如何利用Canvas實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本的圖像動(dòng)畫。那個(gè)例子很簡(jiǎn)單，同樣的效果通過(guò)修改IMG或DIV等標(biāo)準(zhǔn)HTML元素的一些屬性，照樣也可以輕易實(shí)現(xiàn)。下面我們就來(lái)演示一下畫布元素的高級(jí)應(yīng)用，展示一下它的真正威力。

首先，還是準(zhǔn)備一個(gè)HTML頁(yè)面。

 
 
 

  
  
  

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
     
  
  
  
        
  
  
  
        
  
  
  
        
  
  
  
          body { font-family: Arial,Helvetica,sans-serif;} 
  
  
  
        
  
  
  
     
  
  
  
    
  
  
  
      
 
  
  
  
          
  
  
  
            Game Development with Javascript and the canvas element 
  
  
  
          
  
  
  
      
 
  
  
  
       
  
  
  
         
Your browser does not support the canvas element.
 
  
  
  
       
  
  
  
       
  
  
  
      Change Alpha 
  
  
  
      Shear 
  
  
  
      Scale 
  
  
  
      Rotate 
  
  
  
    
  
  
  

 
 
 

與上個(gè)一例子的HTML頁(yè)面相比，唯一的區(qū)別就是添加了一些按鈕。單擊這些按鈕，就會(huì)設(shè)置currentFunction變量(稍后介紹)的值，用以改變?cè)阡秩狙h(huán)中運(yùn)行的函數(shù)。

以下是 jsplatformer2.js 的代碼。

 
 
 

  
  
  

  
  
  
// 每秒多少幀 
  
  
  
const FPS = 30; 
  
  
  
const SECONDSBETWEENFRAMES = 1 / FPS; 
  
  
  
const HALFIMAGEDIMENSION = 75; 
  
  
  
const HALFCANVASWIDTH = 300; 
  
  
  
const HALFCANVASHEIGHT = 200; 
  
  
  
var image = new Image(); 
  
  
  
image.src = "jsplatformer2-smiley.jpg"; //還是第一個(gè)例子中的圖像 
  
  
  
var canvas = null; 
  
  
  
var context2D = null; 
  
  
  
var currentFunction = null; 
  
  
  
var currentTime = 0; 
  
  
  
var sineWave = 0; 
  
  
  

  
  
  
window.onload = init; 
  
  
  

  
  
  
function init() 
  
  
  
{ 
  
  
  
   canvas = document.getElementById('canvas'); 
  
  
  
   context2D = canvas.getContext('2d'); 
  
  
  
   setInterval(draw, SECONDSBETWEENFRAMES * 1000); 
  
  
  
   currentFunction = scale; 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function draw() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES; 
  
  
  
    sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2; 
  
  
  

  
  
  
    context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.save(); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  

  
  
  
    currentFunction(); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.drawImage(image, 0, 0); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.restore(); 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function alpha() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.globalAlpha = sineWave; 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function shear() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.transform(1, 0, (sineWave - 0.5), 1, 0, 0); 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function scale() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave), HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave)); 
  
  
  
    context2D.scale(sineWave, sineWave); 
  
  
  
} 
  
  
  

  
  
  
function rotate() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION, HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
    context2D.rotate(sineWave * Math.PI * 2); 
  
  
  
    context2D.translate(-HALFIMAGEDIMENSION, -HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
}
 
 
 

跟前面一樣，這個(gè)JavaScript文件先定義了一些全局變量。

◆ FPS：每秒多少幀

◆ SECONDSBETWEENFRAMES：兩幀之間間隔的秒數(shù)(FPS的倒數(shù))

◆ HALFIMAGEDIMENSION：要繪制圖像的寬度/高度的一半，用于把圖像定位到畫布的中心點(diǎn)

◆ HALFCANVASWIDTH：畫布寬度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在畫布上居中圖像

◆ HALFCANVASHEIGHT：畫布高度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在畫布上居中圖像

◆ currentFunction：渲染循環(huán)(參見(jiàn)上一篇文章)中運(yùn)行的函數(shù)

◆ currentTime：應(yīng)用已經(jīng)運(yùn)行了多少秒

◆ sineWave：0到1之間的一個(gè)值，用于控制圖像的運(yùn)動(dòng)

◆ image：要在畫布上繪制的圖像

◆ canvas：畫布元素的引用

◆ context2D：畫布元素的2D上下文的引用

然后，跟前面一樣，要設(shè)置在window的onload事件發(fā)生時(shí)立即調(diào)用init函數(shù)(關(guān)于init函數(shù)的介紹，請(qǐng)參見(jiàn)上一篇文章)。

draw函數(shù)

下面來(lái)看一看draw函數(shù)：

 
 
 

  
  
  

  
  
  
function draw() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES; 
  
  
  
    sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2; 
  
  
  

  
  
  
    context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); 
  
  
  

  
  
  
    context2D.save(); 
  
  
  
    context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
    currentFunction(); 
  
  
  
    context2D.drawImage(image, 0, 0); 
  
  
  
    context2D.restore(); 
  
  
  
} 
 
 
 

這個(gè)例子要演示4種效果：修改alpha值(透明度)，以及縮放、旋轉(zhuǎn)和切變圖像。為了展示這些效果，需要基于某一范圍內(nèi)的值來(lái)應(yīng)用變化。變量sineWave就用來(lái)定義這個(gè)范圍值的基準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)的正弦函數(shù)能夠在-1到1之間產(chǎn)生非常完美的波形圖。首先，我們通過(guò)遞增currentTime變量來(lái)反映動(dòng)畫已經(jīng)運(yùn)行了多長(zhǎng)時(shí)間，然后再利用這個(gè)值在正弦曲線上找到一個(gè)點(diǎn)。給正弦函數(shù)返回的值(從-1到1)先加1再除以2，就可以把它們轉(zhuǎn)換成0到1這個(gè)范圍內(nèi)的值。

 
 
 

  
  
  
currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES; 
  
  
  
sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2;
 
 
 

然后，調(diào)用clearRect方法清空畫布，以便為后面的繪圖準(zhǔn)備一個(gè)干凈的版面。

 
 
 

  
  
  
context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
 
 
 

應(yīng)用到畫布上面的效果是可以累積的，因而就可以利用幾個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)來(lái)“組合”出效果來(lái)。例如，在向屏幕上繪制之前，可能會(huì)有一艘飛船需要旋轉(zhuǎn)、變換和縮放。因?yàn)樗行Ч紝?duì)畫布起作用，所以這些效果會(huì)應(yīng)用到將被繪制在屏幕上的所有對(duì)象，而不僅僅是某一幅圖像或某一個(gè)形狀(比如一艘飛船)。

其中，save和restore函數(shù)為應(yīng)用這些累積的效果提供了一種簡(jiǎn)單的機(jī)制，可以將應(yīng)用了這些效果的圖像或圖形繪制到畫布上，然后“撤銷”這些改變。后臺(tái)的操作是什么呢?save函數(shù)把當(dāng)前的繪制狀態(tài)推進(jìn)棧里，而restore函數(shù)則把最后一個(gè)狀態(tài)彈出棧。還拿前面提到的飛船為例，需要執(zhí)行下列操作：

◆ 調(diào)用save函數(shù)(保存當(dāng)前的繪制狀態(tài))

◆ 旋轉(zhuǎn)、變換和縮放上下文

◆ 繪制飛船

調(diào)用restore函數(shù)，移除自上一次調(diào)用save方法以來(lái)所添加的任何效果，也就是撤銷之前的變化

在這里，我們就是要組合起來(lái)使用這兩個(gè)方法。首先，在把任何效果應(yīng)用到畫布之前，先保存繪制狀態(tài)。

 
 
 

  
  
  
context2D.save();
 
 
 

保存了繪制狀態(tài)之后，就該應(yīng)用目標(biāo)效果了。為此，首先調(diào)用translate函數(shù)，從而將隨后要繪制的圖像在畫布上居中。

 
 
 

  
  
  
context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION);
 
 
 

接下來(lái)，調(diào)用由變量currentFunction引用的函數(shù)。正是這些被引用的函數(shù)，是讓圖像發(fā)生alpha(透明度)變化以及縮放、旋轉(zhuǎn)和切變的關(guān)鍵。這些函數(shù)我們稍后再介紹。

 
 
 

  
  
  
currentFunction();
 
 
 

為圖像應(yīng)用完效果之后，就可以把它繪制到畫布上面了。所以，接下來(lái)就是調(diào)用drawImage來(lái)繪圖。

 
 
 

  
  
  
context2D.drawImage(image, 0, 0); 
 
 
 

最后，再調(diào)用restore函數(shù)，把自調(diào)用save函數(shù)以來(lái)應(yīng)用的所有效果從畫布上移除。

 
 
 

  
  
  
context2D.restore();
 
 
 

alpha函數(shù)

 
 
 

  
  
  
function alpha() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.globalAlpha = sineWave; 
  
  
  
}
 
 
 

通過(guò)修改上下文對(duì)象的globalAlpha屬性，所有后續(xù)繪制操作的透明度都會(huì)被修改。將globalAlpha設(shè)置為0，意味著被繪制的任何對(duì)象都將完全透明，而將這個(gè)屬性設(shè)置為1，則意味著任何繪制操作都會(huì)保持原有的透明度級(jí)別。在此，我們通過(guò)修改這個(gè)globalAlpha屬性，可以實(shí)現(xiàn)笑臉的淡入和淡出效果。

shear函數(shù)

 
 
 

  
  
  
function shear() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.transform(1, 0, (sineWave - 0.5), 1, 0, 0); 
  
  
  
} 
 
 
 

切變操作是通過(guò)transform函數(shù)向畫布應(yīng)用一個(gè)矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。變換矩陣本身就是一個(gè)值得研究的主題，但對(duì)我們來(lái)說(shuō)，如果不想理解背后的數(shù)學(xué)原理，可以在網(wǎng)上找到很多標(biāo)準(zhǔn)的2D變換矩陣(http://en.wikipedia.org/wiki/Transformation_matrix#Examples_in_2D_graphics)，直接使用transform函數(shù)來(lái)應(yīng)用它們即可。所謂切變，其實(shí)就是把圖像的頂部或底部推到一邊。

scale函數(shù)

 
 
 

  
  
  
function scale() 
  
  
  
 { 
  
  
  
     context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave), HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave)); 
  
  
  
56 
  
  
  
    context2D.scale(sineWave, sineWave); 
  
  
  
 } 
 
 
 

顧名思義，scale(縮放)函數(shù)修改的是圖像的大小。但在此之前，我們還調(diào)用了一次transalte函數(shù)。這是為了讓縮放后的圖像在畫布上居中。如果你把這行代碼注釋掉，就會(huì)發(fā)現(xiàn)圖像會(huì)從左上角向右下角膨脹。調(diào)用translate函數(shù)就是為抵消其圓心的位移，讓圖像始終居中。

rotate函數(shù)

 
 
 

  
  
  
function rotate() 
  
  
  
{ 
  
  
  
    context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION, HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
    context2D.rotate(sineWave * Math.PI * 2); 
  
  
  
    context2D.translate(-HALFIMAGEDIMENSION, -HALFIMAGEDIMENSION); 
  
  
  
} 
 
 
 

與scale函數(shù)類似，rotate(旋轉(zhuǎn))函數(shù)的作用也正如其名：旋轉(zhuǎn)圖像。與scale函數(shù)同樣類似的是，這里也額外調(diào)用了translate函數(shù)以確保圖像圍繞中心點(diǎn)而不是左上角旋轉(zhuǎn)。建議大家把對(duì)translate函數(shù)的調(diào)用注釋掉，自己看一看結(jié)果有什么不同。

剛剛我們看到了使用畫布元素實(shí)現(xiàn)的4種也還算簡(jiǎn)單的效果，這些效果使用標(biāo)準(zhǔn)的HTML元素幾乎是不可能做到的。其中，有的效果可以使用scale和rotate等內(nèi)置函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而使用transform函數(shù)則可以完成大量的圖像操作(切變只是其中之一)。

文章標(biāo)題：使用JavaScript和Canvas開(kāi)發(fā)游戲之使用Canvas
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