HTML5 Canvas中繪制橢圓的4種方法

概述
HTML5中的Canvas并沒有直接提供繪制橢圓的方法,下面是對幾種繪制方法的總結(jié)。各種方法各有優(yōu)缺,視情況選用。各方法的參數(shù)相同:
1.context為Canvas的2D繪圖環(huán)境對象,
2.x為橢圓中心橫坐標(biāo),
3.y為橢圓中心縱坐標(biāo),
4.a為橢圓橫半軸長,
5.b為橢圓縱半軸長。
參數(shù)方程法
該方法利用橢圓的參數(shù)方程來繪制橢圓
//-----------用參數(shù)方程繪制橢圓---------------------
//函數(shù)的參數(shù)x,y為橢圓中心;a,b分別為橢圓橫半軸、
//縱半軸長度,不可同時為0
//該方法的缺點是,當(dāng)lineWidth較寬,橢圓較扁時
//橢圓內(nèi)部長軸端較為尖銳,不平滑,效率較低
function ParamEllipse(context, x, y, a, b)
{
//max是等于1除以長軸值a和b中的較大者
//i每次循環(huán)增加1/max,表示度數(shù)的增加
//這樣可以使得每次循環(huán)所繪制的路徑(弧線)接近1像素
var step = (a > b) ? 1 / a : 1 / b;
context.beginPath();
context.moveTo(x + a, y); //從橢圓的左端點開始繪制
for (var i = 0; i < 2 * Math.PI; i += step)
{
//參數(shù)方程為x = a * cos(i), y = b * sin(i),
//參數(shù)為i,表示度數(shù)(弧度)
context.lineTo(x + a * Math.cos(i), y + b * Math.sin(i));
}
context.closePath();
context.stroke();
};
均勻壓縮法
這種方法利用了數(shù)學(xué)中的均勻壓縮原理將圓進行均勻壓縮為橢圓,理論上為能夠得到標(biāo)準(zhǔn)的橢圓.下面的代碼會出現(xiàn)線寬不一致的問題,解決辦法看5樓simonleung的評論。
//其方法是用arc方法繪制圓,結(jié)合scale進行
//橫軸或縱軸方向縮放(均勻壓縮)
//這種方法繪制的橢圓的邊離長軸端越近越粗,長軸端點的線寬是正常值
//邊離短軸越近、橢圓越扁越細,甚至產(chǎn)生間斷,這是scale導(dǎo)致的結(jié)果
//這種缺點某些時候是優(yōu)點,比如在表現(xiàn)環(huán)的立體效果(行星光環(huán))時
//對于參數(shù)a或b為0的情況,這種方法不適用
function EvenCompEllipse(context, x, y, a, b)
{
context.save();
//選擇a、b中的較大者作為arc方法的半徑參數(shù)
var r = (a > b) ? a : b;
var ratioX = a / r; //橫軸縮放比率
var ratioY = b / r; //縱軸縮放比率
context.scale(ratioX, ratioY); //進行縮放(均勻壓縮)
context.beginPath();
//從橢圓的左端點開始逆時針繪制
context.moveTo((x + a) / ratioX, y / ratioY);
context.arc(x / ratioX, y / ratioY, r, 0, 2 * Math.PI);
context.closePath();
context.stroke();
context.restore();
};
三次貝塞爾曲線法一
三次貝塞爾曲線繪制橢圓在實際繪制時是一種近似,在理論上也是一種近似。 但因為其效率較高,在計算機矢量圖形學(xué)中,常用于繪制橢圓,但是具體的理論我不是很清楚。 近似程度在于兩個控制點位置的選取。這種方法的控制點位置是我自己試驗得出,精度還可以.
//---------使用三次貝塞爾曲線模擬橢圓1---------------------
//此方法也會產(chǎn)生當(dāng)lineWidth較寬,橢圓較扁時,
//長軸端較尖銳,不平滑的現(xiàn)象
function BezierEllipse1(context, x, y, a, b)
{
//關(guān)鍵是bezierCurveTo中兩個控制點的設(shè)置
//0.5和0.6是兩個關(guān)鍵系數(shù)(在本函數(shù)中為試驗而得)
var ox = 0.5 * a,
oy = 0.6 * b;</p> <p> context.save();
context.translate(x, y);
context.beginPath();
//從橢圓縱軸下端開始逆時針方向繪制
context.moveTo(0, b);
context.bezierCurveTo(ox, b, a, oy, a, 0);
context.bezierCurveTo(a, -oy, ox, -b, 0, -b);
context.bezierCurveTo(-ox, -b, -a, -oy, -a, 0);
context.bezierCurveTo(-a, oy, -ox, b, 0, b);
context.closePath();
context.stroke();
context.restore();</p> <p>};
三次貝塞爾曲線法二
這種方法是從StackOverFlow中一個帖子的回復(fù)中改變而來,精度較高,也是通常用來繪制橢圓的方法.
//---------使用三次貝塞爾曲線模擬橢圓2---------------------
//此方法也會產(chǎn)生當(dāng)lineWidth較寬,橢圓較扁時
//,長軸端較尖銳,不平滑的現(xiàn)象
//這種方法比前一個貝塞爾方法精確度高,但效率稍差
function BezierEllipse2(ctx, x, y, a, b)
{
var k = .5522848,
ox = a * k, // 水平控制點偏移量
oy = b * k; // 垂直控制點偏移量</p> <p> ctx.beginPath();
//從橢圓的左端點開始順時針繪制四條三次貝塞爾曲線
ctx.moveTo(x - a, y);
ctx.bezierCurveTo(x - a, y - oy, x - ox, y - b, x, y - b);
ctx.bezierCurveTo(x + ox, y - b, x + a, y - oy, x + a, y);
ctx.bezierCurveTo(x + a, y + oy, x + ox, y + b, x, y + b);
ctx.bezierCurveTo(x - ox, y + b, x - a, y + oy, x - a, y);
ctx.closePath();
ctx.stroke();
};
光柵法
這種方法可以根據(jù)Canvas能夠操作像素的特點,利用圖形學(xué)中的基本算法來繪制橢圓。 例如中點畫橢圓算法等。
其中一個例子是園友“豆豆狗”的一篇博文“HTML5 Canvas 提高班(一) —— 光柵圖形學(xué)(1)中點畫圓算法”。這種方法由于比較“原始”,靈活性大,效率高,精度高,但要想實現(xiàn)一個有使用價值的繪制橢圓的函數(shù),比較復(fù)雜。比如,要當(dāng)線寬改變時,算法就復(fù)雜一些。雖然是畫圓的算法,但畫橢圓的算法與之類似,可以參考下。
總結(jié)
基本上所有的方法都不可能達到100%精確,因為受顯示器分辨率的限制。
其實最好的方法應(yīng)該是arc()+scale()。canvas繪圖庫KineticJS就是用的這種方法。
在其他繪圖軟件中,不像HTML5的canvas那樣提供固有的arc()+scale()方法,通常用貝塞爾曲線模擬近似橢圓,無論是幾條貝塞爾曲線都是近似而已。關(guān)于用貝塞爾曲線模擬橢圓,可以參考這份資料:Drawing an elliptical arc using polylines, quadratic or cubic Bezier curves。
由于arc()+scale()是瀏覽器已經(jīng)實現(xiàn)的方法,理論上精度最高,所以從效率、精確度和簡單易用程度上來講,都是最佳的。
在用arc()+scale()繪制完橢圓后,context.stroke()和 context.restore()兩個方法調(diào)用的先后順序不同,產(chǎn)生的結(jié)果會很有意思的。通常應(yīng)該先restore()再stroke()。
Demo
下面是除光柵法之外,幾個繪制橢圓函數(shù)的演示,演示代碼如下:
<div id="CanvasWrap" style=" background:#fff; width: 600px; height: 600px; border: 1px solid black;"></div></p> <p><script type="text/javascript">// <![CDATA[
var canvas,
context;
var div = document.getElementById("CanvasWrap");
div.innerHTML = "";
canvas = document.createElement("canvas");
canvas.style.width = "600px"
canvas.style.height = "600px"
canvas.width = 600;
canvas.height = 600;
context = canvas.getContext("2d");
div.appendChild(canvas);</p> <p> function execDraw()
{
//解決Chrome下的線寬小于等于1的問題
context.lineWidth = 1.1;
context.strokeStyle="black"
ParamEllipse(context, 130, 80, 50, 50); //圓
ParamEllipse(context, 130, 80, 100, 20); //橢圓
EvenCompEllipse(context, 130, 200, 50, 50); //圓
EvenCompEllipse(context, 130, 200, 100, 20); //橢圓
BezierEllipse1(context, 470, 80, 50, 50); //圓
BezierEllipse1(context, 470, 80, 100, 20); //橢圓
BezierEllipse2(context, 470, 200, 50, 50); //圓
BezierEllipse2(context, 470, 200, 100, 20); //橢圓
//檢測相似性(重合的程度)
ParamEllipse(context, 300, 450, 250, 50);
context.strokeStyle = "yellow";
BezierEllipse1(context, 300, 450, 250, 50);
context.strokeStyle = "blue";
BezierEllipse2(context, 300, 450, 250, 50);
};</p> <p> function clearCavnas()
{
context.clearRect(0, 0, 600, 600);
};
// ]]></script></p> <p><p>
<button onclick="execDraw();" type="button">執(zhí)行</button>
<button onclick="clearCanvas();" type="button">清理</button>
</p>
注意,要成功運行代碼,需要支持HTML5的Canvas的瀏覽器。
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