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使用画布绘制曲线动画示例 - 绘制贝塞尔曲线动画

最编程 2024-04-22 08:34:41
...

终于来到文章的本体啦,我们的目的不是绘制一条静态的曲线,我们想绘制一条有过渡效果的曲线。

简化一下问题,那就是我们希望绘制曲线的函数还接受另一个参数,表示绘制曲线的百分比。我们定时去调用这个函数,递增百分比这个参数,就能画出动画了。

我们新增一个参数percent来表示百分比,现在函数变成了这样:

/**
 * 绘制一条曲线路径
 * @param  {Object} ctx canvas渲染上下文
 * @param  {Array<number>} start 起点
 * @param  {Array<number>} end 终点
 * @param  {number} curveness 曲度(0-1)
 * @param  {number} percent 绘制百分比(0-100)
 */
function drawCurvePath( ctx, start, end, curveness, percent ) {
    // ...
}</number></number>
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但是canvas提供的quadraticCurveTo方法只能绘制一条完整的二次贝赛尔曲线,没有办法去控制它只画一部分。

画完后用clearRect擦除掉一部分?这不太可行,因为很难确定要擦除的范围。如果曲线的线宽比较宽,就还需要保证擦除的边界和曲线末端垂直,问题就变得很复杂了。

现在再重新看看这张图

用canvas绘制一个曲线动画实例

我们是不是可以将percent这个参数理解成t值,然后通过贝赛尔曲线方程去计算出中间所有的点,用直线连接起来,以此模拟绘制贝赛尔曲线的一部分呢?

方法一

我们不再用canvas提供的quadraticCurveTo来绘制曲线,而是通过贝赛尔曲线的方程计算出一系列点,用多端直线来模拟曲线。

这样做的好处时,我们可以很容易的控制绘制的范围。

那么函数实现就变成了这样:

/**
 * 绘制一条曲线路径
 * @param  {Object} ctx canvas渲染上下文
 * @param  {Array<number>} start 起点
 * @param  {Array<number>} end 终点
 * @param  {number} curveness 曲度(0-1)
 * @param  {number} percent 绘制百分比(0-100)
 */
function drawCurvePath( ctx, start, end, curveness, percent ) {

    var cp = [
         ( start[ 0 ] + end[ 0 ] ) / 2 - ( start[ 1 ] - end[ 1 ] ) * curveness,
         ( start[ 1 ] + end[ 1 ] ) / 2 - ( end[ 0 ] - start[ 0 ] ) * curveness
    ];
    
    ctx.moveTo( start[ 0 ], start[ 1 ] );
    
    for ( var t = 0; t <p>接下来就可以通过设置定时器,每隔一段时间调用一次这个方法,并且递增percent</p>
<p>为了动画更加平滑,我们使用<code>requestAnimationFrame</code>来代替定时器</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false">nbsp;html&gt;

    
        <title>draw curve</title>
    
    
        <canvas></canvas>
        <script>
            var canvas = document.getElementById( &#39;canvas&#39; );
            var ctx = canvas.getContext( &#39;2d&#39; );
            
            ctx.lineWidth = 2;
            ctx.strokeStyle = &#39;#000&#39;;
            
            var percent = 0;
            
            function animate() {
                
                ctx.clearRect( 0, 0, 800, 800 );
                ctx.beginPath();

                drawCurvePath( 
                    ctx,
                    [ 100, 100 ],
                    [ 200, 300 ],
                    0.2,
                    percent
                );
    
                ctx.stroke();
    
                percent = ( percent + 1 ) % 100;
                
                requestAnimationFrame( animate );
                
            }
            
            animate();
            
            function drawCurvePath( ctx, start, end, curveness, percent ) {
                // ...
            }
        </script>
    
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得到的结果:

用canvas绘制一个曲线动画实例

这样基本实现了我们的需求,但它有一个问题:

测试发现,进行一次lineTo的时间和一次quadraticCurveTo的时间差不多,但是quadraticCurveTo只需要一次就能画出曲线,而使用lineTo则需要数十次。

换言之,用这样的方式绘制曲线,和我们前面的实现方式相比性能下降了数十倍之多。在绘制一条曲线时可能感觉不到区别,但是如果需要同时绘制上千条曲线,性能就会受到很大的影响。

方法二

那有没有什么方法可以做到用quadraticCurveTo来实现绘制完整曲线的一部分呢?

我们再次回到这张图

用canvas绘制一个曲线动画实例

在中间的某一时刻,例如t=0.25时,它是这样的:

用canvas绘制一个曲线动画实例

我们注意到,曲线P0-B这一段似乎也是贝赛尔曲线,它的控制点变成了P0,Q0,B

现在问题就迎刃而解了,我们只需要每次计算出Q0,B,就能得到其中一小段贝赛尔曲线的控制点,然后就可以通过quadraticCurveTo来绘制它了。

代码如下:

/**
 * 绘制一条曲线路径
 * @param  {Object} ctx canvas渲染上下文
 * @param  {Array<number>} start 起点
 * @param  {Array<number>} end 终点
 * @param  {number} curveness 曲度(0-1)
 * @param  {number} percent 绘制百分比(0-100)
 */
function drawCurvePath( ctx, start, end, curveness, percent ) {

    var cp = [
         ( start[ 0 ] + end[ 0 ] ) / 2 - ( start[ 1 ] - end[ 1 ] ) * curveness,
         ( start[ 1 ] + end[ 1 ] ) / 2 - ( end[ 0 ] - start[ 0 ] ) * curveness
    ];
    
    var t = percent / 100;
    
    var p0 = start;
    var p1 = cp;
    var p2 = end;
    
    var v01 = [ p1[ 0 ] - p0[ 0 ], p1[ 1 ] - p0[ 1 ] ];     // 向量<p0>
    var v12 = [ p2[ 0 ] - p1[ 0 ], p2[ 1 ] - p1[ 1 ] ];     // 向量<p1>

    var q0 = [ p0[ 0 ] + v01[ 0 ] * t, p0[ 1 ] + v01[ 1 ] * t ];
    var q1 = [ p1[ 0 ] + v12[ 0 ] * t, p1[ 1 ] + v12[ 1 ] * t ];
    
    var v = [ q1[ 0 ] - q0[ 0 ], q1[ 1 ] - q0[ 1 ] ];       // 向量<q0>

    var b = [ q0[ 0 ] + v[ 0 ] * t, q0[ 1 ] + v[ 1 ] * t ];
    
    ctx.moveTo( p0[ 0 ], p0[ 1 ] );

    ctx.quadraticCurveTo( 
        q0[ 0 ], q0[ 1 ],
        b[ 0 ], b[ 1 ]
    );

}</q0></p1></p0></number></number>
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将前面写的页面替换成上面的代码,可以看到得到的结果是一样的:

用canvas绘制一个曲线动画实例

绘制动画

现在已经解决了最关键的问题,我们可以绘制动画啦。
不过这一部分并不重要,我就不贴代码了。

完整代码可以看这里

用canvas绘制一个曲线动画实例

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