Canvas API詳解
概述
Canvas API（畫布）用於在網頁實時生成圖像，並且可以操作圖像內容，基本上它是一個可以用JavaScript操作的位圖（bitmap）。
使用前，首先需要新建一個<canvas>網頁元素。
<canvas id="myCanvas" width="400" height="200">
您的瀏覽器不支持canvas！
</canvas>
上面代碼中，如果瀏覽器不支持這個API，則就會顯示<canvas>標簽中間的文字——“您的瀏覽器不支持canvas！”。
每個canvas節點都有一個對應的context對象（上下文對象），Canvas API定義在這個context
getContext方法。
var canvas = document.getElementById(‘myCanvas‘);
if (canvas.getContext) {
var ctx = canvas.getContext(‘2d‘);
}
上面代碼中，getContext方法指定參數2d，表示該canvas節點用於生成2D圖案（即平面圖案）。如果參數是webgl，就表示用於生成3D圖像（即立體圖案），這部分實際上單獨叫做WebGL API（本書不涉及）。
繪圖方法
canvas畫布提供了一個用來作圖的平面空間，該空間的每個點都有自己的坐標，x
y表示豎坐標。原點(0, 0)位於圖像左上角，x軸的正向是原點向右，y軸的正向是原點向下。
（1）繪制路徑
beginPath方法表示開始繪制路徑，moveTo(x, y)方法設置線段的起點，lineTo(x, y)方法設置線段的終點，stroke方法用來給透明的線段著色。
ctx.beginPath(); // 開始路徑繪制
ctx.moveTo(20, 20); // 設置路徑起點，坐標為(20,20)
ctx.lineTo(200, 20); // 繪制一條到(200,20)的直線
ctx.lineWidth = 1.0; // 設置線寬
ctx.strokeStyle = ‘#CC0000‘; // 設置線的顏色
ctx.stroke(); // 進行線的著色，這時整條線才變得可見
moveto和lineto方法可以多次使用。最後，還可以使用closePath方法，自動繪制一條當前點到起點的直線，形成一個封閉圖形，省卻使用一次lineto方法。
（2）繪制矩形
fillRect(x, y, width, height)方法用來繪制矩形，它的四個參數分別為矩形左上角頂點的x坐標、y坐標，以及矩形的寬和高。fillStyle屬性用來設置矩形的填充色。
ctx.fillStyle = ‘yellow‘;
ctx.fillRect(50, 50, 200, 100); strokeRect方法與fillRect類似，用來繪制空心矩形。
ctx.strokeRect(10,10,200,100); clearRect方法用來清除某個矩形區域的內容。
ctx.clearRect(100,50,50,50); （3）繪制文本
fillText(string, x, y) 用來繪制文本，它的三個參數分別為文本內容、起點的x坐標、y坐標。使用之前，需用font設置字體、大小、樣式（寫法類似與CSS的font屬性）。與此類似的還有strokeText方法，用來添加空心字。
// 設置字體
ctx.font = "Bold 20px Arial";
// 設置對齊方式
ctx.textAlign = "left";
// 設置填充顏色
ctx.fillStyle = "#008600";
// 設置字體內容，以及在畫布上的位置
ctx.fillText("Hello!", 10, 50);
// 繪制空心字
ctx.strokeText("Hello!", 10, 100); fillText方法不支持文本斷行，即所有文本出現在一行內。所以，如果要生成多行文本，只有調用多次fillText方法。
（4）繪制圓形和扇形
arc方法用來繪制扇形。
ctx.arc(x, y, radius, startAngle, endAngle, anticlockwise);arc方法的x和y參數是圓心坐標，radius是半徑，startAngle和endAngle則是扇形的起始角度和終止角度（以弧度表示），anticlockwise表示做圖時應該逆時針畫（true）還是順時針畫（false）。
下面是如何繪制實心的圓形。
ctx.beginPath();
ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true);
ctx.fillStyle = "#000000";
ctx.fill();繪制空心圓形的例子。
ctx.beginPath();
ctx.arc(60, 60, 50, 0, Math.PI*2, true);
ctx.lineWidth = 1.0;
ctx.strokeStyle = "#000";
ctx.stroke();（5）設置漸變色
createLinearGradient方法用來設置漸變色。
var myGradient = ctx.createLinearGradient(0, 0, 0, 160);
myGradient.addColorStop(0, "#BABABA");
myGradient.addColorStop(1, "#636363");createLinearGradient方法的參數是(x1, y1, x2, y2)，其中x1和y1是起點坐標，x2和y2是終點坐標。通過不同的坐標值，可以生成從上至下、從左到右的漸變等等。
使用方法如下：
ctx.fillStyle = myGradient;
ctx.fillRect(10,10,200,100);（6）設置陰影
一系列與陰影相關的方法，可以用來設置陰影。
ctx.shadowOffsetX = 10; // 設置水平位移
ctx.shadowOffsetY = 10; // 設置垂直位移
ctx.shadowBlur = 5; // 設置模糊度
ctx.shadowColor = "rgba(0,0,0,0.5)"; // 設置陰影顏色
ctx.fillStyle = "#CC0000";
ctx.fillRect(10,10,200,100);圖像處理方法
drawImage方法
Canvas API 允許將圖像文件插入畫布，做法是讀取圖片後，使用drawImage方法在畫布內進行重繪。
var img = new Image();
img.src = ‘image.png‘;
ctx.drawImage(img, 0, 0); // 設置對應的圖像對象，以及它在畫布上的位置
上面代碼將一個PNG圖像載入畫布。drawImage()方法接受三個參數，第一個參數是圖像文件的DOM元素（即<img>節點），第二個和第三個參數是圖像左上角在畫布中的坐標，上例中的(0, 0)就表示將圖像左上角放置在畫布的左上角。
由於圖像的載入需要時間，drawImage方法只能在圖像完全載入後才能調用，因此上面的代碼需要改寫。
var image = new Image();
image.onload = function() {
var canvas = document.createElement(‘canvas‘);
canvas.width = image.width;
canvas.height = image.height;
canvas.getContext(‘2d‘).drawImage(image, 0, 0);
// 插入頁面底部
document.body.appendChild(image);
return canvas;
}
image.src = ‘image.png‘;
getImageData方法，putImageData方法
getImageData方法可以用來讀取Canvas的內容，返回一個對象，包含了每個像素的信息。
var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);imageData對象有一個data屬性，它的值是一個一維數組。該數組的值，依次是每個像素的紅、綠、藍、alpha通道值，因此該數組的長度等於 圖像的像素寬度 x 圖像的像素高度 x 4，每個值的範圍是0–255。這個數組不僅可讀，而且可寫，因此通過操作這個數組的值，就可以達到操作圖像的目的。修改這個數組以後，使用putImageData方法將數組內容重新繪制在Canvas上。
context.putImageData(imageData, 0, 0);toDataURL方法
對圖像數據做出修改以後，可以使用toDataURL方法，將Canvas數據重新轉化成一般的圖像文件形式。
function convertCanvasToImage(canvas) {
var image = new Image();
image.src = canvas.toDataURL(‘image/png‘);
return image;
}
上面的代碼將Canvas數據，轉化成PNG data URI。
save方法，restore方法
save方法用於保存上下文環境，restore方法用於恢復到上一次保存的上下文環境。
ctx.save();
ctx.shadowOffsetX = 10;
ctx.shadowOffsetY = 10;
ctx.shadowBlur = 5;
ctx.shadowColor = ‘rgba(0,0,0,0.5)‘;
ctx.fillStyle = ‘#CC0000‘;
ctx.fillRect(10,10,150,100);
ctx.restore();
ctx.fillStyle = ‘#000000‘;
ctx.fillRect(180,10,150,100);
上面代碼先用save方法，保存了當前設置，然後繪制了一個有陰影的矩形。接著，使用restore方法，恢復了保存前的設置，繪制了一個沒有陰影的矩形。
動畫
利用JavaScript，可以在canvas元素上很容易地產生動畫效果。
var posX = 20,
posY = 100;
setInterval(function() {
context.fillStyle = "black";
context.fillRect(0,0,canvas.width, canvas.height);
posX += 1;
posY += 0.25;
context.beginPath();
context.fillStyle = "white";
context.arc(posX, posY, 10, 0, Math.PI*2, true);
context.closePath();
context.fill();
}, 30);
上面代碼會產生一個小圓點，每隔30毫秒就向右下方移動的效果。setInterval函數的一開始，之所以要將畫布重新渲染黑色底色，是為了抹去上一步的小圓點。
通過設置圓心坐標，可以產生各種運動軌跡。
先上升後下降。
var vx = 10,
vy = -10,
gravity = 1;
setInterval(function() {
posX += vx;
posY += vy;
vy += gravity;
// ...
});
上面代碼中，x坐標始終增大，表示持續向右運動。y坐標先變小，然後在重力作用下，不斷增大，表示先上升後下降。
小球不斷反彈後，逐步趨於靜止。
var vx = 10,
vy = -10,
gravity = 1;
setInterval(function() {
posX += vx;
posY += vy;
if (posY > canvas.height * 0.75) {
vy *= -0.6;
vx *= 0.75;
posY = canvas.height * 0.75;
}
vy += gravity;
// ...
});
上面代碼表示，一旦小球的y坐標處於屏幕下方75%的位置，向x軸移動的速度變為原來的75%，而向y軸反彈上一次反彈高度的40%。
像素處理
通過getImageData方法和putImageData方法，可以處理每個像素，進而操作圖像內容。
假定filter是一個處理像素的函數，那麽整個對Canvas的處理流程，可以用下面的代碼表示。
if (canvas.width > 0 && canvas.height > 0) {
var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
filter(imageData);
context.putImageData(imageData, 0, 0);
}以下是幾種常見的處理方法。
灰度效果
灰度圖（grayscale）就是取紅、綠、藍三個像素值的算術平均值，這實際上將圖像轉成了黑白形式。假定d[i]是像素數組中一個象素的紅色值，則d[i+1]為綠色值，d[i+2]為藍色值，d[i+3]就是alpha通道值。轉成灰度的算法，就是將紅、綠、藍三個值相加後除以3，再將結果寫回數組。
grayscale = function (pixels) {
var d = pixels.data;
for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
var r = d[i];
var g = d[i + 1];
var b = d[i + 2];
d[i] = d[i + 1] = d[i + 2] = (r+g+b)/3;
}
return pixels;
};復古效果
復古效果（sepia）則是將紅、綠、藍三個像素，分別取這三個值的某種加權平均值，使得圖像有一種古舊的效果。
sepia = function (pixels) {
var d = pixels.data;
for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
var r = d[i];
var g = d[i + 1];
var b = d[i + 2];
d[i] = (r * 0.393)+(g * 0.769)+(b * 0.189); // red
d[i + 1] = (r * 0.349)+(g * 0.686)+(b * 0.168); // green
d[i + 2] = (r * 0.272)+(g * 0.534)+(b * 0.131); // blue
}
return pixels;
};紅色蒙版效果
紅色蒙版指的是，讓圖像呈現一種偏紅的效果。算法是將紅色通道設為紅、綠、藍三個值的平均值，而將綠色通道和藍色通道都設為0。
red = function (pixels) {
var d = pixels.data;
for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
var r = d[i];
var g = d[i + 1];
var b = d[i + 2];
d[i] = (r+g+b)/3; // 紅色通道取平均值
d[i + 1] = d[i + 2] = 0; // 綠色通道和藍色通道都設為0
}
return pixels;
};亮度效果
亮度效果（brightness）是指讓圖像變得更亮或更暗。算法將紅色通道、綠色通道、藍色通道，同時加上一個正值或負值。
brightness = function (pixels, delta) {
var d = pixels.data;
for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
d[i] += delta; // red
d[i + 1] += delta; // green
d[i + 2] += delta; // blue
}
return pixels;
};反轉效果
反轉效果（invert）是指圖片呈現一種色彩顛倒的效果。算法為紅、綠、藍通道都取各自的相反值（255-原值）。
invert = function (pixels) {
var d = pixels.data;
for (var i = 0; i < d.length; i += 4) {
d[i] = 255 - d[i];
d[i+1] = 255 - d[i + 1];
d[i+2] = 255 - d[i + 2];
}
return pixels;
};
Canvas API詳解