Canvas API、一般的な Canvas の基本 (4)

今日お話しするのは canvas の変換機能です。前の内容に興味がない場合は、そのまま進んでください。まずは基本的な知識を見てみましょう。本題に入りましょう！
変換機能とは何ですか？ CSS3 に詳しい学生は、CSS3 に変換、移動、拡大縮小、回転、アニメーションなどがあることを知っています。これは CSS3 の変形機能でもありますが、部分的にしかサポートされていません。 css3 と比較して、どのような違いがありますか?
1.scale

scale(scaleWidth,scaleHeight) 現在の図面を拡大縮小します

パラメータ:scaleWidth は、0.5 = 50%、1 = 100%、2 = 200% などの値で現在の図面の幅を表します。など;scaleHeight は、0.5 = 50%、1 = 100%、2 = 200% などの値で現在の図面の高さをスケールします
最初に css3:
css3 スケールのパフォーマンスを確認します。 (sx,sy) sx,sy はそれぞれ横軸と縦軸へのスケーリングベクトルは 0.5 = 50%、1 = 100%、2 = 200% などの値を持ちます。基本的には Canvas と同じです。用語は異なりますが、使用法は同じなので、試してみましょう:

ctx.strokeStyle = 'red';
ctx.strokeRect(5,5,50,50);
ctx.scale(2,2);
ctx.strokeRect(5,5,50,50);
ctx.scale(2,2);
ctx.strokeRect(5,5,50,50);

咦、非常に奇妙な現象が見られます。位置決めの原点からスケーリングが開始されず、原点がオフセットされます。実際には、グラフィックスがスケーリングされるだけでなく、グラフィックスのマージンもスケーリングされ、スケーリング倍数はグラフィックス倍数と一致します。CSS3 のスケーリングがどのように実行されるかを見てみましょう:

.box{
    width:50px;
    height:50px;
    border:1px solid #000;
    margin:20px;
}
.box:hover{
    -webkit-transform:scale(2,2);
}

css3 パフォーマンスは、グラフィックの中心点を原点として取り、それを拡大縮小することです。これから、キャンバスのスケールと css3 のスケールの違いの 1 つが得られます。

2 番目の違いは、x、y 軸の css3 のスケールです。ズーム率が同じ場合、次のように 1 つのパラメータに短縮できます。

.box:hover{
    -webkit-transform:scale(2);
}

効果は同じですが、 Canvas の 2 つのパラメータは、たとえズーム倍率が同じであっても省略できません。実行するには両方のパラメータを Write にする必要があります

そういえば、Canvas API の最初に疑問があったことを思い出しました。 Canvas の幅と高さの設定は Canvas タグの属性で設定する必要があり、CSS では設定できないのはなぜですか?例を見てみましょう:

最初のグループでは、CSS を使用してキャンバスの幅と高さを定義します。ラベル属性にはスタイルがありません:

canvas{ background:#fff; width:300px; height:300px; }

ctx.strokeStyle = 'red';
ctx.strokeRect(5,5,50,50);

おい、これは一体何だ？

2 番目のグループでは、CSS 設定を行わずに Canvas タグの属性を使用して幅と高さを設定します。

<canvas width="300" height="300" id="canvas">
        <span>亲，您的浏览器不支持canvas，换个浏览器试试吧！</span>
</canvas>

明らかに、タグ属性に設定された幅と高さは正常ですが、なぜ CSS は幅と高さ? この奇妙な状況は、キャンバス自体がデフォルトの幅と高さ (幅 300、高さ 150) を持っているために発生します。幅と高さが CSS で設定されている場合、キャンバスはキャンバスの幅が自動的に拡大縮小されると認識します。 , そして、拡大縮小率は cssで設定した幅/300が同じで、高さも同じなので、これでcssで設定した幅が300、高さが300であれば、幅は となることがわかります。スケール = 300/300、高さはスケール = 300/150、高さはスケールされます 当然、高さは 2 倍になりますので、キャンバスのプロパティで幅と高さを設定する必要がある理由です

スケールの話に戻り、スケールの変更プロセスを確認するための動的なチャートを示しましょう:

var timer = null;
ctx.strokeStyle = 'red';
timer = setInterval(function(){
    ctx.beginPath();
    ctx.scale(1.5,1.5);
    ctx.strokeRect(5,5,50,50);
    ctx.closePath();
},500)

このGIFからわかるように、スケールの変更は、前の図面に基づいて再度スケールすることです。タイマーは元のタイマーに基づいており、一度ズームするとこのようになるはずだと言う人もいますが、パラメーターを設定してから、それを蓄積してゆっくりズームすることはできますか。 、グラフィックが 1 つしかありませんか?

さて、ここで、clearRect() というメソッドについて説明する必要があります。これは、指定された範囲内のスタイルをクリアすることを意味します。ここで必要なグラフィックが 1 つだけの場合、次のグラフィックの描画の前に前の描画をクリアする必要があります。間の時間が非常に短いため、連続的に感じられます。 まず、clearRect() メソッドを紹介します:

clearRect(x,y,w,h) パラメーター: w,y は、長方形の左上隅の座標を表します。クリアする必要がある、w、h クリアする必要がある四角形の幅と高さを表します

パラメータからわかるように、領域がキャンバスに設定されている場合、ローカル領域内のピクセルをクリアできます。キャンバス全体がクリアされます。必要な効果を書きましょう:

var timer = null;
        var num = 1;
        ctx.strokeStyle = 'red';
        timer = setInterval(function(){
            
            if(parseInt(num) >=5){
                clearInterval(timer);
                num =5;    
            }else{
                num +=0.1;
            }
            ctx.clearRect(0,0,canvas.clientWidth,canvas.clientHeight);
            ctx.save();
            ctx.beginPath();
            ctx.scale(num,num);
            ctx.strokeRect(5,5,50,50);
            ctx.closePath();
            ctx.restore();
        },500)

看上图，现在就可以安安静静看它是怎么缩放的了，边距和图形一起缩放，比例也是一样的，这里的效果之所以没有和上面的gif图一样，在上一次缩放的基础上缩放，是因为这一对活宝：save()和restore()，这对活宝上一篇已经讲过了，如果还是不熟悉的同学出门右转，找到API的第3篇，这里的这一对主要功能是保存当前的路径，不被其他的路径污染，这对活宝和clearRect()在做运动的时候是非常有用的，这里终点提示一下！

2、rotate

rotate(angle) 旋转当前绘图 参数：angle表示旋转角度，这里需要填写弧度（弧度和角度的关系，在前面就已经讲过了，不熟悉的同学可以找到API的第2篇）

同样我们看一下css3 rotate的表现：

.box{
    width:50px;
    height:50px;
    border:1px solid #000;
    margin:20px;
}
.box:hover{
    -webkit-transform:rotate(30deg);
}

可以看到css3的旋转是以中心为原点进行旋转，切接受的参数直接就是角度，而不是弧度，那canvas的rotate的表现是什么呢？

ctx.fillStyle = 'red';
ctx.fillRect(0,0,150,50);
ctx.beginPath();
ctx.rotate(30*Math.PI/180);
ctx.strokeRect(0,0,150,50);
ctx.closePath();

红色为初始图形，黑色为旋转图形，这是将图形坐标设置画布左上角的地方的

ctx.fillStyle = 'red';
ctx.fillRect(50,50,150,50);
ctx.beginPath();
ctx.rotate(30*Math.PI/180);
ctx.strokeRect(50,50,150,50);
ctx.closePath();

图形坐标设置50,50处

ctx.fillStyle = 'red';
ctx.fillRect(100,100,150,50);
ctx.beginPath();
ctx.rotate(30*Math.PI/180);
ctx.strokeRect(100,100,150,50);
ctx.closePath();

图形坐标设在100,100处

从这个3组效果中，我们可以得出这样的结论：

1、canvas的旋转原点并不是以自身的中心为原点，而是以画布的左上角为原点，3张图的比较可以看出来

2、图形的旋转原点也不是其自身的中心，而是其左上角为原点

这里说了2个原点，可能不好理解哈，几个例子，比如地球，它即绕太阳转，自己本身也转，那么它让太阳转就是我们说的第一点，图形绕画布旋转，准确的来说，也是图形的左上角绕画布左上角旋转，太阳的自转就是我们说的第2点，它自己本身的旋转，只不过canvas图形中的自转不是以中心为原点的旋转，其中心在左上角，这应该就明白看吧！

3、translate

translate(x,y) 重新映射画布上的 (0,0) 位置，这怎么理解？通俗的将，就是重新定义坐标原点，默认原点是（0,0），用此方法会将原点改成（x,y）

参数：x 添加到水平坐标（x）上的值 y添加到垂直坐标（y）上的值

定义不好理解，那我们就用例子来理解：

ctx.fillRect(10,10,100,100);
//设置新原点
ctx.translate(110,110);
ctx.fillRect(10,10,100,100);

首先我们画了一个100*100的矩形，图形坐标（10，10），因为默认原点是画布左上角，所以此图形在距离左上角（10,10）的位置，理论上说，我们再画一个一模一样的矩形，坐标也一样，2图形是会覆盖的，但是我们现在重新设置原点（110,110），刚好在第一个图形的右下角，这样方便观察，然后再画一个坐标和大小一模一样的矩形，我们来看看效果：



第二个矩形就刚好是以（110,110）为新的原点，然后距离新原点（10,10）的距离画了一个矩形，恩，这就是translate的作用

css3也是有translate的，我们不妨也来对比一下，下面我写一个css3的translate的例子：

.box{
    width:150px;
    height:150px;
    border:1px solid #000;
    margin:20px;
}
.box:hover{
    -webkit-transform: translate(100px,0);
}

从gif图可以看出，css3的translate是以自身中心为原点进行平移，但是不会改变原点坐标，所以，canvas的translate跟css3的translate又不一样


4、transform

transform(a,b,c,d,e,f) 替换当前的变换矩阵

参数：

a：水平缩放绘图

b：水平倾斜绘图

c：垂直倾斜绘图

d：垂直缩放绘图

e：水平移动绘图

f：垂直移动绘图

参数很多，但是看这参数的解释，还是很好理解，我们都知道css3的transform是一个集合，其中包含：scale，rotate，translate，skew和matrix，并且其中的matrix（矩阵）是可以转换成前面的任何效果的，换句话说，就是matrix（矩阵）可以包含前面的任何效果，包括自身，而canvas中的transform就是扮演css3的matrix的角色，只是跟css3的效果不一样而已，前面已经对比过了，具体的原理我们在这里就不说了，如果不清楚的，可以看一下css3的matrix是什么个原理，canvas的transform跟他的原理差不多！css3 matrix看这里


scale转成transform公式可得：

context.scale(sx, sy)

缩放我直接用公式来解释：

x’=sx*x

y’=sy*y

(其中，sx 和sy分别表示在x轴和y轴上的缩放倍数，x和y默认为1)

matrix(sx*x,0,0,sy*y,0,0) --> context.transform(sx*x,0,0,sy*y,0,0) -->context.transform(sx,0,0,sy,0,0)

ctx.fillRect(10,10,100,100);
//缩放
ctx.transform(2,0,0,2,0,0);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

rotate转化成transform

rotate(a*Math.PI/180)

公式推导就不推了，直接拿过来了

context.transform(cos(a),sin(a),-sin(a),cos(a),0,0) （a为角度）

--> context.transform(Math.cos(a*Math.PI/180),Math.sin(a*Math.PI/180),-Math.sin(a*Math.PI/180),Math.cos(a*Math.PI/180),0,0)

ctx.fillRect(10,10,100,100);
//旋转
ctx.transform(Math.cos(30*Math.PI/180),Math.sin(30*Math.PI/180),-Math.sin(30*Math.PI/180),Math.cos(30*Math.PI/180),0,0);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

translate转化成transform

translate（tx,ty）

context.transform(1,0,0,1,tx,ty)

ctx.fillRect(10,10,100,100);
//平移
ctx.transform(1,0,0,1,110,110);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

skew转化成transform

虽然canvas没有skew方法，但是transform依然可以做出来

context.transform(1,tan(ay),tan(ax),1,0,0) （ax,ay表示x方向，y方向的倾斜角度）

-->context.transform(1,Math.tan(ay*Math.PI/180),Math.tan(ax*Math.PI/180),1,0,0)

ctx.fillRect(10,10,100,100);
//倾斜
ctx.transform(1,Math.tan(30*Math.PI/180),Math.tan(30*Math.PI/180),1,0,0)
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

那么，如果我想实现平移，旋转，倾斜加放大呢，怎么做？那就分开写呗：

ctx.fillRect(10,10,100,100);
//综合
ctx.transform(1,0,0,1,110,110);//平移
ctx.transform(Math.cos(10*Math.PI/180),Math.sin(10*Math.PI/180),-Math.sin(10*Math.PI/180),Math.cos(30*Math.PI/180),0,0);//旋转
ctx.transform(0.5,0,0,0.5,0,0);//缩放
ctx.transform(1,Math.tan(30*Math.PI/180),Math.tan(30*Math.PI/180),1,0,0);//倾斜
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

5、setTransform

setTransform(a,b,c,d,e,f) 当前的变换矩阵重置为单位矩阵，用法与transform相同

参数：

a：水平缩放绘图

b：水平倾斜绘图

c：垂直倾斜绘图

d：垂直缩放绘图

e：水平移动绘图

f：垂直移动绘图

怎么理解这个方法呢？

当我们用transform时，前面的变换方法会影响到后面的变换方法，我们俗称污染，比如：

//缩放
ctx.transform(2,0,0,2,0,0);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);
ctx.beginPath();
//旋转
ctx.transform(Math.cos(30*Math.PI/180),Math.sin(30*Math.PI/180),-Math.sin(30*Math.PI/180),Math.cos(30*Math.PI/180),0,0);
ctx.fillStyle="green";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

前面的一个图形我想让它放大2倍，后面的我不想让它放大，而是想让它旋转30度，结果：



后面的图形也放大了2倍，这不是我们想要的结果，有人会说，我用save()和restore()不就可以了吗？

//缩放
ctx.save();
ctx.transform(2,0,0,2,0,0);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);
ctx.restore();
ctx.beginPath();
//旋转
ctx.transform(Math.cos(30*Math.PI/180),Math.sin(30*Math.PI/180),-Math.sin(30*Math.PI/180),Math.cos(30*Math.PI/180),0,0);
ctx.fillStyle="green";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

如果你用这2个方法，我就不得不给你赞一个，说明前面的你看进去了



但是我想说的是，我们有更好的方法，就是我们现在要讲的这个--setTransform

//缩放
ctx.setTransform(2,0,0,2,0,0);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);
ctx.beginPath();
//旋转
ctx.setTransform(Math.cos(30*Math.PI/180),Math.sin(30*Math.PI/180),-Math.sin(30*Math.PI/180),Math.cos(30*Math.PI/180),0,0);
ctx.fillStyle="green";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

效果跟上面的一样，官方解释是该变换只会影响 setTransform() 方法调用之后的绘图，当然，如果你把transform和setTransform一起混用，那也是会污染的：

//缩放
ctx.setTransform(2,0,0,2,0,0);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);
ctx.beginPath();
//旋转
ctx.transform(Math.cos(30*Math.PI/180),Math.sin(30*Math.PI/180),-Math.sin(30*Math.PI/180),Math.cos(30*Math.PI/180),0,0);
ctx.fillStyle="green";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

要是把这2方法调个个看看：

//缩放
ctx.transform(2,0,0,2,0,0);
ctx.fillStyle="red";
ctx.fillRect(10,10,100,100);
ctx.beginPath();
//旋转        
ctx.setTransform(Math.cos(30*Math.PI/180),Math.sin(30*Math.PI/180),-Math.sin(30*Math.PI/180),Math.cos(30*Math.PI/180),0,0);
ctx.fillStyle="green";
ctx.fillRect(10,10,100,100);

看看，效果就又不一样了，所以，在用这些变换方法的时候，必须要弄清楚他们的作用范围和顺序，才能做出我们想要的效果，也不会污染其他的效果，这点，需谨记了！

好了，变换部分就讲完了，感谢大家的关注，如有将的不对的地方，希望能踊跃指正，不甚感谢！

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