[HTML5-Canvas] HTML5 canvas 新手入门教程

目录
简述
canvas 基础
2D context API
基本线条
路径
插入图像
像素级操作
文字
阴影
颜色渐变
小节

简述
HTML5 规范引进了很多新特性，其中最令人期待的之一就是 canvas 元素。HTML 5 canvas 提供了通过 JavaScript 绘制图形的方法，此方法使用简单但功能强大。每一个 canvas 元素都有一个"上下文( context )" (想象成绘图板上的一页)，在其中可以绘制任意图形。浏览器支持多个 canvas 上下文，并通过不同的 API 提供图形绘制功能。大部分的浏览器都支持 2D canvas 上下文——包括 Opera, Firefox, Konqueror 和 Safari。而且某些版本的 Opera 还支持 3D canvas ，Firefox 也可以通过插件形式支持 3D canvas

本文介绍 2D canvas基础以及如何使用基本 canvas 函数，如线条、形状、图像和文字等。为了理解此文章，你最好了解 JavaScript 基础知识。
可以点击此处批量下载本文实例代码

本文中的例子的超链接连接到网址全是HTML5网页，目前支持HTML5的浏览器有 Chrom,FireFox 3.6等，IE目前不支持HTML5，也就是说你用IE看本页面的一些例子的超链接是看不到的。

canvas 基础

创建 canvas 的方法很简单，只需要在 HTML 页面中添加 <canvas>元素：

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1. <canvasid="myCanvas"width="300"height="150">   
2. Fallback content, in case the browser does not support Canvas.   
3. </canvas> 

为了能在 JavaScript 中引用元素，最好给元素设置 ID ；也需要给 canvas 设定高度和宽度。
创建好了画布后，让我们来准备画笔。要在画布中绘制图形需要使用 JavaScript 。首先通过 getElementById函数找到 canvas元素，然后初始化上下文。之后可以使用上下文 API 绘制各种图形。下面的脚本在 canvas 中绘制一个矩形 (点击此处查看效果)：

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1. // Get a reference to the element.   
2. var elem = document.getElementById('myCanvas');   
3.  
4. // Always check for properties 和 methods, to make sure your code doesn't break    
5. // in other browsers.   
6. if (elem && elem.getContext) {   
7.   // Get the 2d context.   
8.   // Remember: you can only initialize one context per element.   
9.   var context =elem.getContext('2d');   
10.   if (context) {   
11.     // You are done! Now you can draw your first rectangle.   
12.     // You only need to provide the (x,y) coordinates, followed by the width and    
13.     // height dimensions.   
14.     context.fillRect(0, 0, 150, 100);   
15.   }   
16. } 

可以把上面代码放置在文档 head部分中，或者放在外部文件中。
2D context API
介绍了如何创建 canvas 后，让我们来看看 2D canvas API，看看能用这些函数做些什么。

基本线条

上面的例子中展示了绘制矩形是多么简单。
通过 fillStyle和 strokeStyle 属性可以轻松的设置矩形的填充和线条。颜色值使用方法和 CSS 一样：十六进制数、rgb()、rgba() 和 hsla。通过 fillRect可以绘制带填充的矩形。使用 strokeRect 可以绘制只有边框没有填充的矩形。如果想清除部分 canvas 可以使用 clearRect。上述三个方法的参数相同：x, y, width, height。前两个参数设定 (x,y) 坐标，后两个参数设置矩形的高度和宽度。可以使用 lineWidth属性改变线条粗细。让我们看看使用了fillRect,strokeRect clearRect 和其他的例子：

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1. context.fillStyle   = '#00f'; // blue   
2. context.strokeStyle = '#f00'; // red   
3. context.lineWidth   = 4;   
4.  
5. // Draw some rectangles.   
6. context.fillRect  (0,   0, 150, 50);   
7. context.strokeRect(0,  60, 150, 50);   
8. context.clearRect (30, 25,  90, 60);   
9. context.strokeRect(30, 25,  90, 60); 

此例子效果图见下图


路径

通过 canvas 路径（path）可以绘制任意形状。可以先绘制轮廓，然后绘制边框和填充。创建自定义形状很简单，使用 beginPath()开始绘制，然后使用直线、曲线和其他图形绘制你的图形。绘制完毕后调用 fill 和 stroke 即可添加填充或者设置边框。调用 closePath() 结束自定义图形绘制。下面是一个绘制三角形的例子:

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1. // Set the style properties.   
2. context.fillStyle   = '#00f';   
3. context.strokeStyle = '#f00';   
4. context.lineWidth   = 4;   
5.  
6. context.beginPath();   
7. // Start from the top-left point.   
8. context.moveTo(10, 10); // give the (x,y) coordinates   
9. context.lineTo(100, 10);   
10. context.lineTo(10, 100);   
11. context.lineTo(10, 10);   
12.  
13. // Done! Now fill the shape, 和 draw the stroke.   
14. // Note: your shape will not be visible until you call any of the two methods.   
15. context.fill();   
16. context.stroke();   
17. context.closePath(); 

其效果图见下图


另一个较复杂的例子中使用了直线、曲线和圆弧。

插入图像

drawImage 方法允许在 canvas 中插入其他图像
( img 和 canvas 元素) 。在 Opera 中可以再 canvas 中绘制 SVG 图形。此方法比较复杂，可以有3个、5个或9个参数

3个参数：最基本的 drawImage使用方法。一个参数指定图像位置，另两个参数设置图像在 canvas中的位置。
5个参数：中级的 drawImage 使用方法，包括上面所述3个参数，加两个参数指明插入图像宽度和高度 (如果你想改变图像大小)。
9个参数：最复杂 drawImage 杂使用方法，包含上述5个参数外，另外4个参数设置源图像中的位置和高度宽度。这些参数允许你在显示图像前动态裁剪源图像。

下面是上述三个使用方法的例子：

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1. // Three arguments: the element, destination (x,y) coordinates.   
2. context.drawImage(img_elem, dx, dy);   
3.  
4. // Five arguments: the element, destination (x,y) coordinates, and destination    
5. // width and height (if you want to resize the source image).   
6. context.drawImage(img_elem, dx, dy, dw, dh);   
7.  
8. // Nine arguments: the element, source (x,y) coordinates, source width and    
9. // height (for cropping), destination (x,y) coordinates, and destination width    
10. // and height (resize).   
11. context.drawImage(img_elem, sx, sy, sw, sh, dx, dy, dw, dh); 

其效果见下图


像素级操作

2D Context API 提供了三个方法用于像素级操作：createImageData, getImageData, 和putImageData。ImageData对象保存了图像像素值。每个对象有三个属性: width, height 和data。data 属性类型为CanvasPixelArray，用于储存width*height*4个像素值。每一个像素有RGB值和透明度alpha值(其值为 0 至255，包括alpha在内!)。像素的顺序从左至右，从上到下，按行存储。为了更好的理解其原理，让我们来看一个例子——绘制红色矩形

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1. // Create an ImageData object.   
2. var imgd = context.createImageData(50,50);   
3. var pix = imgd.data;   
4.  
5. // Loop over each pixel 和 set a transparent red.   
6. for (var i = 0;n = pix.length, i< n; i += 4) {   
7.   pix[i  ] = 255; // red channel   
8.   pix[i+3] = 127; // alpha channel   
9. }   
10.  
11. // Draw the ImageData object at the given (x,y) coordinates.   
12. context.putImageData(imgd, 0,0);  

注意: 不是所有浏览器都实现了 createImageData。在支持的浏览器中，需要通过 getImageData 方法获取 ImageData 对象。请参考示例代码。
通过 ImageData可以完成很多功能。如可以实现图像滤镜，或可以实现数学可视化 (如分形和其他特效)。下面特效实现了简单的颜色反转滤镜：

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1. // Get the CanvasPixelArray from the given coordinates and dimensions.   
2. var imgd = context.getImageData(x, y, width, height);   
3. var pix = imgd.data;   
4.  
5. // Loop over each pixel and invert the color.   
6. for (var i = 0,n = pix.length; i< n; i += 4) {   
7.   pix[i  ] = 255 - pix[i  ]; // red   
8.   pix[i+1] = 255 - pix[i+1]; // green   
9.   pix[i+2] = 255 - pix[i+2]; // blue   
10.   // i+3 is alpha (the fourth element)   
11. }   
12.  
13. // Draw the ImageData at the given (x,y) coordinates.   
14. context.putImageData(imgd, x, y); 

下图显示了使用此滤镜后的效果


文字

虽然最近的 WebKit 版本和 Firefox 3.1 nightly build 才开始支持 Text API ，为了保证文章完整性我决定仍在这里介绍文字 API 。
context对象可以设置以下 text 属性：

font：文字字体，同 CSSfont-family 属性
textAlign：文字水平对齐方式。可取属性值: start, end, left,right, center。默认值:start.
textBaseline：文字竖直对齐方式。可取属性值：top, hanging, middle,alphabetic, ideographic, bottom。默认值：alphabetic

有两个方法可以绘制文字： fillText和 strokeText。第一个绘制带 fillStyle 填充的文字，后者绘制只有 strokeStyle 边框的文字。两者的参数相同：要绘制的文字和文字的位置(x,y) 坐标。还有一个可选选项——最大宽度。如果需要的话，浏览器会缩减文字以让它适应指定宽度。文字对齐属性影响文字与设置的(x,y) 坐标的相对位置。

下面是一个在 canvas 中绘制"hello world" 文字的例子

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1. context.fillStyle    ='#00f';   
2. context.font         = 'italic 30px sans-serif';   
3. context.textBaseline = 'top';   
4. context.fillText  ('Hello world!', 0, 0);   
5. context.font         = 'bold 30px sans-serif';   
6. context.strokeText('Hello world!', 0, 50);  

下图是其效果图


阴影

目前只有 Konqueror 和 Firefox 3.1 nightly build 支持 Shadows API 。API 的属性为

shadowColor：阴影颜色。其值和 CSS 颜色值一致。
shadowBlur：设置阴影模糊程度。此值越大，阴影越模糊。其效果和 Photoshop 的高斯模糊滤镜相同。
shadowOffsetX 和 shadowOffsetY：阴影的 x 和 y 偏移量，单位是像素。

[url=http://www.robodesign.ro/coding/canvas-primer/20081208/example-shadows.html]下面是
canvas 阴影的例子[/url]：

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1. context.shadowOffsetX =5;   
2. context.shadowOffsetY = 5;   
3. context.shadowBlur    = 4;   
4. context.shadowColor   = 'rgba(255, 0, 0, 0.5)';   
5. context.fillStyle     = '#00f';   
6. context.fillRect(20, 20, 150, 100); 

其效果见下图


颜色渐变

除了 CSS 颜色， fillStyle和 strokeStyle 属性可以设置为 CanvasGradient 对象。——通过 CanvasGradient可以为线条和填充使用颜色渐变。欲创建 CanvasGradient对象，可以使用两个方法：createLinearGradient 和 createRadialGradient。前者创建线性颜色渐变，后者创建圆形颜色渐变。创建颜色渐变对象后，可以使用对象的 addColorStop方法添加颜色中间值。下面的代码演示了颜色渐变使用方法：

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1. // You need to provide the source 和 destination (x,y) coordinates    
2. // for the gradient (from where it starts 和 where it ends).   
3. var gradient1 =context.createLinearGradient(sx, sy, dx, dy);   
4.  
5. // Now you can add colors in your gradient.   
6. // The first argument tells the position for the color in your gradient. The    
7. // accepted value range is from 0 (gradient start) to 1 (gradient end).   
8. // The second argument tells the color you want, using the CSS color format.   
9. gradient1.addColorStop(0,   '#f00'); // red   
10. gradient1.addColorStop(0.5, '#ff0'); // yellow   
11. gradient1.addColorStop(1,   '#00f'); // blue   
12.  
13. // For the radial gradient you also need to provide source   
14. // 和 destination circle radius.   
15. // The (x,y) coordinates define the circle center points (start 和    
16. // destination).   
17. var gradient2 =context.createRadialGradient(sx, sy, sr, dx, dy, dr);   
18.  
19. // Adding colors to a radial gradient is the same as adding colors to linear    
20. // gradients.  

我也准备了一个更复杂的例子，使用了线性颜色渐变、阴影和文字。其效果见下图


canvas 演示

如果你想知道使用 Canvas可以做些什么，可以参看以下的工程：

Opera Widget：
SimAquarium
Artist's Sketchbook
Spirograph

在线工程和演示
Newton polynomial
Canvascape - "3D Walker"
Paint.Web - painting demo, open-source
Star-field flight
Interactive blob

小节

Canvas 是 HTML 5最让人期待的特性之一，目前已获得大部分 Web 浏览器支持。Canvas 可以帮助创建游戏、增强图形用户界面。2D context
API 提供大量图形绘制功能——我希望通过本文你了解了 canvas 使用，并且你有兴趣了解更多！