基于canvas使用貝塞爾曲線平滑擬合折線段的方法
我要評(píng)論寫(xiě)在最前
本次分享一下在canvas中將繪制出來(lái)的折線段的棱角“磨平”，也就是通過(guò)貝塞爾曲線穿過(guò)各個(gè)描點(diǎn)來(lái)代替原有的折線圖。
為什么要平滑擬合折線段
先來(lái)看下Echarts下折線圖的渲染效果：
一開(kāi)始我沒(méi)注意到其實(shí)這個(gè)折線段是曲線穿過(guò)去的，只認(rèn)為是單純的描點(diǎn)繪圖，所以起初我實(shí)現(xiàn)的“簡(jiǎn)(丑)易(陋)”版本是這樣的：
不要關(guān)注樣式，重點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)之后才發(fā)現(xiàn)看起來(lái)人家Echarts的實(shí)現(xiàn)描點(diǎn)非常的圓滑，也由此引發(fā)了之后的探討。怎么有規(guī)律的畫(huà)平滑曲線？
效果圖
先來(lái)看下最終模仿的實(shí)現(xiàn)：
因?yàn)槲乙膊恢繣charts內(nèi)部怎么實(shí)現(xiàn)的（逃
看起來(lái)已經(jīng)非常圓潤(rùn)了，和我們最初的設(shè)想十分接近了。再看下曲線是否穿過(guò)了描點(diǎn)：
好的！結(jié)果很明顯現(xiàn)在來(lái)重新看下我們的實(shí)現(xiàn)方式。
實(shí)現(xiàn)過(guò)程
- 繪制折線圖
- 貝塞爾曲線平滑擬合
模擬數(shù)據(jù)
var data = [Math.random() * 300];
for (var i = 1; i < 50; i++) { //按照echarts
data.push(Math.round((Math.random() - 0.5) * 20 + data[i - 1]));
}
option = {
canvas:{
id: 'canvas'
},
series: {
name: '模擬數(shù)據(jù)',
itemStyle: {
color: 'rgb(255, 70, 131)'
},
areaStyle: {
color: 'rgb(255, 158, 68)'
},
data: data
}
};
繪制折線圖
首先初始化一個(gè)構(gòu)造函數(shù)來(lái)放置需要用到的數(shù)據(jù)：
function LinearGradient(option) {
this.canvas = document.getElementById(option.canvas.id)
this.ctx = this.canvas.getContext('2d')
this.width = this.canvas.width
this.height = this.canvas.height
this.tooltip = option.tooltip
this.title = option.text
this.series = option.series //存放模擬數(shù)據(jù)
}
繪制折線圖：
LinearGradient.prototype.draw1 = function() { //折線參考線
...
//要考慮到canvas中的原點(diǎn)是左上角，
//所以下面要做一些換算，
//diff為x,y軸被數(shù)據(jù)最大值和最小值的取值范圍所平分的等份。
this.series.data.forEach(function(item, index) {
var x = diffX * index,
y = Math.floor(self.height - diffY * (item - dataMin))
self.ctx.lineTo(x, y) //繪制各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)
})
...
}
貝塞爾曲線平滑擬合
貝塞爾曲線的關(guān)鍵點(diǎn)在于控制點(diǎn)的選擇，這個(gè)網(wǎng)站可以動(dòng)態(tài)的展現(xiàn)控制點(diǎn)不同而繪制的不同的曲線。而對(duì)于控制點(diǎn)的計(jì)算。。作者還是選擇了百度一下畢竟數(shù)學(xué)不好：）。具體算法有興趣的同學(xué)可以深入了解下，現(xiàn)在直接說(shuō)下計(jì)算控制點(diǎn)的結(jié)論。
上面的公式涉及到四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，當(dāng)前點(diǎn)，前一個(gè)點(diǎn)以及后兩個(gè)點(diǎn)，而當(dāng)坐標(biāo)值為下圖展示的時(shí)候繪制出來(lái)的曲線如下所示：
不過(guò)會(huì)有一個(gè)問(wèn)題就是起始點(diǎn)和最后一個(gè)點(diǎn)不能用這個(gè)公式，不過(guò)那篇文章也給出了邊界值的處理辦法：
所以在將折線換成平滑曲線的時(shí)候，將邊界值以及其他控制點(diǎn)計(jì)算好之后代入到貝塞爾函數(shù)中就完成了：
//核心實(shí)現(xiàn)
this.series.data.forEach(function(item, index) { //找到前一個(gè)點(diǎn)到下一個(gè)點(diǎn)中間的控制點(diǎn)
var scale = 0.1 //分別對(duì)于ab控制點(diǎn)的一個(gè)正數(shù)，可以分別自行調(diào)整
var last1X = diffX * (index - 1),
last1Y = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index - 1] - dataMin)),
//前一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)
last2X = diffX * (index - 2),
last2Y = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index - 2] - dataMin)),
//前兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)
nowX = diffX * (index),
nowY = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index] - dataMin)),
//當(dāng)期點(diǎn)坐標(biāo)
nextX = diffX * (index + 1),
nextY = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index + 1] - dataMin)),
//下一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)
cAx = last1X + (nowX - last2X) * scale,
cAy = last1Y + (nowY - last2Y) * scale,
cBx = nowX - (nextX - last1X) * scale,
cBy = nowY - (nextY - last1Y) * scale
if(index === 0) {
self.ctx.lineTo(nowX, nowY)
return
} else if(index ===1) {
cAx = last1X + (nowX - 0) * scale
cAy = last1Y + (nowY - self.height) * scale
} else if(index === self.series.data.length - 1) {
cBx = nowX - (nowX - last1X) * scale
cBy = nowY - (nowY - last1Y) * scale
}
self.ctx.bezierCurveTo(cAx, cAy, cBx, cBy, nowX, nowY);
//繪制出上一個(gè)點(diǎn)到當(dāng)前點(diǎn)的貝塞爾曲線
})
由于我每次遍歷的點(diǎn)都是當(dāng)前點(diǎn)，但是文章中給出的公式是計(jì)算會(huì)知道下一個(gè)點(diǎn)的控制點(diǎn)算法，故在代碼實(shí)現(xiàn)中我將所有點(diǎn)的計(jì)算挪前了一位。當(dāng)index = 0時(shí)也就是初始點(diǎn)是不需要曲線繪制的，因?yàn)槲覀兝L制的是從前一個(gè)點(diǎn)到當(dāng)前點(diǎn)的曲線，沒(méi)有到0的曲線需要繪制。從index = 1開(kāi)始我們就可以正常開(kāi)始繪制，從0到1的曲線，由于index = 1時(shí)是沒(méi)有在他前面第二個(gè)點(diǎn)的故其屬于邊界值點(diǎn)，也就是需要特殊進(jìn)行計(jì)算，以及最后一個(gè)點(diǎn)。其余均按照正常公式算出AB的xy坐標(biāo)代入貝塞爾函數(shù)即可。
最后
源代碼見(jiàn)這里
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canvas畫(huà)出來(lái)的線條存在鋸齒，不夠平滑。這篇文章主要介紹了canvas進(jìn)階之如何畫(huà)出平滑的曲線，小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看2018-10-15
