使用CANVAS实现交互性圆形马赛克效果

beautifulmeercat 发布于1年前 阅读12364次
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在看D3.js的时候,无意间看到了一个 例子 ,觉得很有趣,像是会分裂的圆形的马赛克。看了下代码,发现是使用svg完成的,但是具体实现方式使得在手机端无法把玩,于是就自己实现了一个canvas版本的。代码很简单,canvas初学者可以自己试试当做练笔,还是挺有趣的一个效果。

Online Demo

online demo

在demo中任意从本地选择一张图片,然后通过鼠标移动或者移动端touchmove就能实现圆形分裂的效果。

难点

说是难点,其实根本不难。一开始看到的时候会好奇大大小小的圆形的颜色是怎么计算的,计算该面积下的平均值?其实很简单,就是从绘制了图片的canvas上获取圆心坐在图片对应位置上的颜色值。这样的算法在圆形半径较大的时候,对被遮盖的图片区域的颜色代表性其实不好,但是从整个分裂过程来看,这个取色的方案效果还不错。

关键技术点

思路

  1. 将图片绘制在一个offline(即不用挂在DOM树上)的canvas上,为了在指定位置获取颜色用

  2. 创建另一个canvas,用来绘制圆。两个canvas尺寸保持一致(而且都是方形),方便通过坐标获取颜色

  3. 绘制第一个圆形,以canvas中心为原点,使用对应offline canvas坐标上的颜色填充

  4. 维持一个 circles 数组,代表所有的圆,每个元素有坐标(x, y),半径(r)和是否标记分裂(readyToSplit)

  5. 需要一个渲染循环(rendering loop),不断的找出被标记出来需要分裂(readyToSplit)的圆,拿去做分裂绘制

  6. 事件处理:当mousemove或者touchmove发生在圆上时,该圆被标记 readyToSplit = true ,后面的则有渲染循环去处理

测试驱动

在我自己做这样的编程时,会以测试驱动的方式开始代码。因此会脑子里先写下自己写的类将被如何使用,怎么样能够简单易用。

我打算把这个效果封装成一个类,它将在使用时被实例化。最终的效果肯定是要在DOM树上显示的,所以这里在实例化时肯定需要指定一个mount节点,所有的事情在其内部进行。而且,按照通常的习惯,开放一些配置,使得使用者可以做一些简单的定制化。但是目前还没有想好哪些内部的配置拿出来比较合适,所以第二个参数 options 可以后面再考虑。

var cs = new CircleSplit('#mountNode', options);

我希望能够动态的切换显示的图片内容,所以想提供一个 setImage 的方法,它应该能接受图片路径,或者 Image 元素对象。

cs.setImage(image);

OK,这就是目前我希望的实例化方式,和想要提供的接口。后面再具体实现过程中,可以再继续添加或者修改。

试想内部

结合前面谈到的实现思路,考虑 CircleSplit 类里面该如果定义属性和私有共有方法。

从构造函数入手。个人习惯在构造函数最后加上init方法,init方法里做一些准备工作,完成 setImage 前的一些必要的事情。

function CircleSplit (el, options) {
        ...
        this._init();
}

CircleSplit.prototype._init = function () {
  this._createSourceCanvas(); // 创建源canvas,用来绘制图片,作为offline canvas,提供坐标颜色使用
    this._createTargetCanvas(); // 创建目标canvas,用来绘制看到的大大小小的圆
    this._render(); // 开启渲染循环
    this.bindEvent(); // 绑定事件,touchmove mousemove这些
}

这样我们一下子多了好几个函数,而且目的都很明确,因此可以很容易的判断需要那些实例属性和该如何实现各自函数体。这里可能需要多注意一下 _render() ,思路中谈到在这里应该去绘制需要分裂的圆,那么大致应该像下面这样:

CircleSplit.prototype._render = function () {
   // 循环体
     this.circles.forEach(function (circle) {
       if (circle.readyToSplit) {
           this._splitCircle(circle);
             circle.readyToSplit = false;
         }
     }, this);
    
     // 下一个循环
     requestAnimationFrame(this._render.bind(this));
}

而什么时候设置 circle.readyToSplit 呢?就是在 bindEvent() 的事件处理函数里面。这里会通过 _tagCircle() 遍历circles,找到能hitd到事件坐标的一个圆,将其标记(tag)上readToSplit。

从共有方法入手。 setImage 之后,相当于将整个CircleSplit中的状态都重置了下, circles 数组得重置,两个canvas得重置等。

CircleSplit.prototype.setImage = function (image) {
    this._resetCanvas(this.sourceCanvas); // clear source canvas
    this._drawSourceImage(image); // draw source canvas
    this._resetCanvas(this.targetCanvas); // clear target canvas
    this._drawCircle(x, y, r) // draw target canvas。绘制第一个,也是最大的一个圆形。圆心为canvas中心,半径为canvas的一半
}

_drawSourceImage() 里面就是调用了 CanvasRenderingContext2D.drawImage() 进行图片绘制。这个API函数有3中传参形式,我这里选择了5参数的形式,使用了自己写的简易的居中库 CenterIt ,来解决图片居中绘制问题:无论图片尺寸,都可以轻易的居中覆盖填充(cover)或者居中包含(contain)填充。

这里的 _drawCircle(x, y, r) 应该能重用,后面每次圆形分裂的时候都能调用。初步给它3个参数,圆心坐标和半径。在其内部应该能够自己去获取坐标对应的颜色值。所以简单想象一下它的内部:

CircleSplit.prototype._drawCircle = function (x, y, r) {
    ...
    context.fillStyle = this._getColor(x, y); // 获取坐标颜色
  context.beginPath();
  context.arc(x, y, r, 0, 2 * Math.PI);
  context.closePath();
  context.fill();
    ...
}

绘制圆时使用 CanvasRenderingContext2D.arc() API,使用起来不算简单明了,每次还需要begin和close Path。相比而下,一些canvas的游戏库或者图形库,则简单直观的多:

// create.js
var circle = new createjs.Shape();
circle.graphics.beginFill("DeepSkyBlue").drawCircle(0, 0, 50);

// two.js
var circle = two.makeCircle(72, 100, 50);
circle.fill = '#FF8000';
circle.stroke = 'orangered';
circle.linewidth = 5;

因此,如果要做比较复杂的绘制操作,推荐找一个适合自己的canvas库,会使得工作变得容易的多。

关于 _getColor() 函数,这里使用了 CanvasRenderingContext2D.getImageData() :

CircleSplit.prototype._getColor = function (x, y) {
    ...
    var pixelData = this.sourceCanvas.getContext('2d').getImageData(parseInt(x), parseInt(y), 1, 1).data;
  return 'rgb(' + pixelData[0] + ',' + pixelData[1] + ',' + pixelData[2] + ')';
}

如下图:

使用CANVAS实现交互性圆形马赛克效果

假设左上角起始点为(x, y),一个方格为一个像素,那么 getImageData(x, y, 1, 1).data 就会返回 [255,0,0,255] ,代表Red=255,Alpha=255。如果 getImageData(x, y, 2, 2).data 就会返回 [255,0,0,255, 255,0,0,255, 255,0,0,255, 255,0,0,255] 长度为16的数组,每4个为一组代表一个像素上的rgba值。 getImageData() 就是一个能帮助我们对canvas进行像素级别操作的API函数。

一些基于canvas的“刮刮卡”插件,也是 getImageData() 的应用:在图片上绝对定位一个灰色的canvas,代表刮刮卡蒙层;通过对手指触摸的像素点的alpha值进行修改来实现被“刮“开的效果。当然这里的修改需要使用到配套的 putImageData() 函数;同时对整个canvas像素中alpha值为0的像素点的百分比 进行统计,可以完成刮开了80%就展示全部图片的效果。

实现

上面是大致的实现思路,和编码的思想过程。为了表达出我自己在完成一个功能的时候,是如何从无到有,定义属性,定义API的。只是自己的一点经验,希望有帮助。

如果你对这些知识不熟悉,却也感兴趣的话,可以参考该项目 代码

问题与优化

github上的代码与上面讲的思路一致,但是会有些不一样,主要是在功能实现之后,发现了一个需要优化的地方。

渲染速度在 _render() 渲染循环中,我们对所有的circles进行遍历。但是当整副图片分裂次数很彻底时,会有上万个圆,会导致每个渲染循环里的计算时间过长,导致下一个渲染循环在理想的时间后才执行,从而导致了卡顿的感觉。于是为了解决这个问题,引入了 renderingCircles 数组,将被标记的circle全部插入这个数组中,渲染循环中只关心这里的值,用额外的存储空间换更短的计算时间。

显示模糊最先的实现中,两个canvas得尺寸是根据mountNode决定的, canvas.width `canvas.height`被设为和mountNode一样的维度值。于是在一些设备上显示出明显的边缘锯齿。这里的解决方案就是设置canvas的宽和高为两倍于mountNode的宽高,然后通过style去设置canvas显示成和mountNode一样的尺寸。这里就是canvas的自身的宽高属性和canvas style的宽高之前的区别的理解和应用。

图片跨域问题

在canvas操作图片时,可能会碰到这样的错误信息:Unable to get image data from canvas because the canvas has been tainted by cross-origin data.

关于这个的 官方解释 是:在canvas上可以绘制没有跨域许可的图片资源(images without CORS approval),但是这样做会“感染(taints)”的canvas,而在感染的(tainted)canvas上调用 toBlog() , toDataURL() , getImageData() 会抛出上面的安全方面的错误。

在 CircleSplit.setImage(imageUrl) 时,可能就会碰到这个问题。

解决方案,首先需要图片有跨域许可。这个需要在提供图片服务的server上进行配置。这里不多介绍,有跨域许可的图片被加载时,在控制台上应该能看到:(这里我使用的七牛的图片)

使用CANVAS实现交互性圆形马赛克效果

其次,需要在加载图片时,设置crossOrigin属性:

var image = new Image();
image.crossOrigin = 'anonymous';
image.onload = function () {};
image.src = imageUrl;

应用

其实个人很喜欢最后完成的交互效果(有点强迫症,喜欢不断的戳掉泡泡),于是将这个小效果做了一个简单的H5页面,在年底这个时间点里,讲述和回顾在2016年的大事件。你也可以来体验下: 2016-recap

原文地址: http://blog.jackyang.me/blog/...

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