前端canvas中物體邊框和控制點的實現(xiàn)示例
前言
在上一章中我們已經(jīng)搞定了下層畫布,也就是能夠?qū)ξ矬w進行繪制了,現(xiàn)在就可以開始搞搞上層交互了。
不過在和畫布產(chǎn)生交互之前,我們還要做一件事情,就是讓物體支持邊框和控制點的繪制,亦即物體被選中時的狀態(tài),就像下面這樣:
這樣一來如果要對物體進行一些操作,那就變成了對上圖中的紅色和藍色邊框進行一些操作,而邊框一定是矩形的
(很少有其他形狀的,反正我是沒咋見過??),即便物體不是四四方方的,可以類比一些低代碼和可視化平臺的操作(調(diào)試頁面也是)。所以選中態(tài)是產(chǎn)生交互的前提,這個章節(jié)要搞定的就是邊框和控制點的繪制。
關于邊框
邊框很顯然就是用一個矩形把整個物體框起來,也就是所謂的包圍盒??。包圍盒顧名思義就是能夠把物體全部包起來的盒子,常見的有 OBB、AABB、球模型等等,按順序分別如下圖所示:
其中 AABB 最為簡單,應用也最為廣泛,它的全稱是 Axis-aligned bounding box,也就是邊平行于坐標軸的包圍盒,理解和計算起來都非常容易,就是取物體所有頂點(也可叫做離散點)坐標的最大最小值,就像下面這樣:
class Utils { // 一個物體通常是一堆點的集合 static makeBoundingBoxFromPoints(points: Point[]) { const xPoints = points.map(point => point.x); const yPoints = points.map(point => point.y); const minX = Util.min(xPoints); const maxX = Util.max(xPoints); const minY = Util.min(yPoints); const maxY = Util.max(yPoints); const width = Math.abs(maxX - minX); const height = Math.abs(maxY - minY); return { left: minX, top: minY, width: width, height: height, }; } }
這種包圍盒不僅易于理解、效率高,并且在碰撞檢測中效果明顯,比如一般我們判斷兩個物體是否發(fā)生碰撞通常都會先判斷它們的包圍盒是否相交,如果連包圍盒都不相交,那么兩個物體一定不相交,就不用再進行其他精確繁瑣的計算了,是性價比很高的一種方法。事實上大部分碰撞檢測算法通常也分為這兩步(包圍盒計算+精確計算)。
當然它的缺點也是比較明顯的,假如我們有一個很斜很長的三角形,那畫出來的包圍盒就比較冗余,就像下圖這樣:
這時候用 OBB(Oriented Bounding Box)包圍盒就會精確很多,就像下面這樣:
它能夠有效貼合物體,但是計算麻煩些,有興趣可以自行搜索一下。然后這里再簡單說一下球模型,就是用一個球?qū)⑽矬w包圍起來,那怎么計算這個球的大小呢,就是要算出球心和半徑,我們可以直接將所有頂點坐標相加取平均值,當做球心,再計算出離球心最遠的頂點的距離,將其當做半徑即可。
顯然我們采用的是 AABB 包圍盒。又因為包圍盒是每個物體所共有的,所以它會被加在 FabricObject 物體基類里,并且應該是在繪制物體之后才繪制,因為相對來說它的層級較高,當然在 canvas 中沒有層級的概念,它就是一幅畫,只是后面繪制的會覆蓋之前繪制的,簡單看下代碼????:
class FabricObject { render() { ... // 坐標系變換 this.transform(ctx); // 繪制物體 this._render(ctx); // 如果是選中態(tài) if (this.active) { // 繪制物體邊框 this.drawBorders(ctx); // 繪制物體四周的控制點,共⑨個 this.drawControls(ctx); } ... } }
那具體怎么繪制邊框呢?這個比較簡單,剛才也說了,它就是個普通矩形,所以矩形怎么畫它就怎么畫。
但要注意什么呢,因為我們是在 transform 之后進行操作的,所以要考慮到 transform 的影響,主要是 scale。
比如我們放大了兩倍之后,如果不對邊框進行處理,那畫出來的邊框線寬也會變成兩倍大,邊框?qū)挾染蜁S著 scale 的改變而改變,這顯然不是我們期望的結果,所以就需要把 scale 給縮回去,以保持邊框?qū)挾仁冀K一樣??。
而相反的,邊框的寬高大小和物體本身一樣會受到 scale 的影響,當我們把 scale 縮回去之后,繪制出來的邊框?qū)捀叽笮撓襁@樣取值 this.width * this.scaleX 才能得到實際的大小,注意這里并沒有改變物體自身寬高,只是取值的時候需要簡單處理下。這里簡單貼下代碼????:
class FabricObject { /** 繪制激活物體邊框 */ drawBorders(ctx: CanvasRenderingContext2D): FabricObject { let padding = this.padding, // 邊框和物體的內(nèi)間距,也是個配置項,和 css 中的 padding 一個意思 padding2 = padding * 2, strokeWidth = 1; // 邊框?qū)挾仁冀K是 1,不受縮放的影響,當然可以做成配置項 ctx.save(); ctx.globalAlpha = this.isMoving ? 0.5 : 1; // 物體變換的時候使其透明度減半,提升用戶體驗 ctx.strokeStyle = this.borderColor; ctx.lineWidth = strokeWidth; /** 畫邊框的時候需要把 transform 變換中的 scale 效果抵消,這樣才能畫出原始大小的線條 */ ctx.scale(1 / this.scaleX, 1 / this.scaleY); let w = this.getWidth(), h = this.getHeight(); // 這里直接用原生的 api strokeRect 畫邊框即可,當然要考慮到邊寬和內(nèi)間距的影響 // 就是畫一個規(guī)規(guī)矩矩的矩形 ctx.strokeRect( (-(w / 2) - padding - strokeWidth / 2), (-(h / 2) - padding - strokeWidth / 2), (w + padding2 + strokeWidth), (h + padding2 + strokeWidth) ); // 除了畫邊框,還要畫旋轉(zhuǎn)控制點和邊框相連接的那條線 if (this.hasRotatingPoint && this.hasControls) { let rotateHeight = (-h - strokeWidth - padding * 2) / 2; ctx.beginPath(); ctx.moveTo(0, rotateHeight); ctx.lineTo(0, rotateHeight - this.rotatingPointOffset); // rotatingPointOffset 是旋轉(zhuǎn)控制點到邊框的距離 ctx.closePath(); ctx.stroke(); } ctx.restore(); return this; } /** 獲取當前大小,包含縮放效果 */ getWidth(): number { return this.width * this.scaleX; } /** 獲取當前大小,包含縮放效果 */ getHeight(): number { return this.height * this.scaleY; } }
有同學可能會覺得如果物體產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn),也還是直接畫一個規(guī)規(guī)矩矩的矩形么,不用稍微旋轉(zhuǎn)下矩形?其實不用的,正如前面所說,我們的邊框是在 transform 之后繪制的,所以已經(jīng)考慮了 transform 的影響,也就是說繪制邊框的時候坐標系已經(jīng)變了(可以理解成變成物體自身的坐標系),就像下面圖中這樣(扭個頭看看就正了):
邊框還是那個普普通通的矩形,和上圖中的綠色坐標系一個方向。
關于控制點
至于另外九個控制點,寫法和邊框差不多,也要考慮到抵消縮放的效果,只不過需要我們多計算下每個控制點的位置(各個頂點和中點),其實也就多畫 ⑨ 個矩形而已,這里以邊框左上角的控制點為例子,簡單看下代碼:
class FabricObject { /** 繪制控制點 */ drawControls(ctx: CanvasRenderingContext2D): FabricObject { if (!this.hasControls) return; // 因為畫布已經(jīng)經(jīng)過變換,所以大部分數(shù)值需要除以 scale 來抵消變換 // 而上面那種畫邊框的操作則是把坐標系縮放回去,寫法不同,效果是一樣的 let size = this.cornerSize, size2 = size / 2, strokeWidth2 = this.strokeWidth / 2, // top 和 left 值為物體左上角的點 left = -(this.width / 2), top = -(this.height / 2), _left, _top, sizeX = size / this.scaleX, sizeY = size / this.scaleY, paddingX = this.padding / this.scaleX, paddingY = this.padding / this.scaleY, scaleOffsetY = size2 / this.scaleY, scaleOffsetX = size2 / this.scaleX, scaleOffsetSizeX = (size2 - size) / this.scaleX, scaleOffsetSizeY = (size2 - size) / this.scaleY, height = this.height, width = this.width, ctx.save(); ctx.lineWidth = this.borderWidth / Math.max(this.scaleX, this.scaleY); ctx.globalAlpha = this.isMoving ? 0.5 : 1; ctx.strokeStyle = ctx.fillStyle = this.cornerColor; // top-left 左上角的控制點,也要考慮到線寬和 padding 的影響 _left = left - scaleOffsetX - strokeWidth2 - paddingX; _top = top - scaleOffsetY - strokeWidth2 - paddingY; ctx.clearRect(_left, _top, sizeX, sizeY); ctx.fillRect(_left, _top, sizeX, sizeY); // 其他八個點... ctx.restore(); return this; } }
這里強調(diào)下上面代碼中的一個點:就是我們的邊框(線寬)和控制點(大小和線寬)不應該隨物體縮放的改變而改變(另外兩個變換并不會改變物體大小,所以沒關系),但是我們繪制的時候已經(jīng)是在 transform 之后了,要想抵消變換有兩種方法?:
- 調(diào)用 ctx.scale(1 / scaleX, 1 / scaleY) 把坐標系縮放回去,接下來正常繪制
- 繪制的時候把線寬、大小的值除以 scale 來抵消變換
上面的邊框是包圍盒的一個簡單體現(xiàn),后面講到 Group 類的時候還會重復一下這個包圍盒的概念?,F(xiàn)在我們已經(jīng)可以愉快的繪制物體的選中態(tài)啦!下一章節(jié)就可以開始真正的交互了,也就是 hover 和點選事件,算是這個系列的難點之一了,所以...敬請期待吧??。
本章小結
這個章節(jié)我們主要介紹了物體邊框和控制點的繪制,其中最重要的一點是:它們本質(zhì)都是矩形,并且是在 transform 變換之后繪制的,所以要考慮到 transform 的影響,以保持邊框?qū)挾群涂刂泣c大小不會隨之改變。然后這里是簡版 fabric.js 的代碼鏈接,有興趣的可以看看。
實現(xiàn)一個輕量 fabric.js 系列三(物體基類)??
實現(xiàn)一個輕量 fabric.js 系列二(畫布初始化)??
實現(xiàn)一個輕量 fabric.js 系列一(摸透 canvas)??
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