html5 canvas画图11:椭圆形

本文属于《html5 Canvas画图系列教程

在canvas中可以很方便的用arc方法画出圆形,本来圆形也可以看作是一个宽高相等的椭圆,但canvas中根本没有画椭圆的方法,我们要用其他方法来模拟。

我们首先要明确画一个椭圆需要那些参数,基本的几何知识告诉我们,椭圆需要圆心坐标,宽度,高度——或者还有旋转角度,不过这个可以暂时不要,旋转是比较容易的。

1,使用lineTo画椭圆

你没有看错,lineTo这样一个纯粹用来画直线的方法居然可以用来画椭圆!?但他确实存在,不过写法实在是有些不可思议:

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function DrawEllipse(Canvas,O,OA,OB){
    //画椭圆,例子:var B=new Array(150,150); DrawEllipse(hb,B,50,30);
    with (Canvas){
        var x=O[0]+OA;
        var y=O[1];
        moveTo(x,y);
        for (var i=0;i<=360;i++){
            var ii=i*Math.PI/180;
            var x=O[0]+OA*Math.cos(ii);
            var y=O[1]-OB*Math.sin(ii);
            lineTo(x,y);
        }
    }
}

这个方法的原理是,一个圆有360度,那么就用lineTo循环360次,画出每一度的线段,最终连成一个椭圆。其中需要用到三角函数正弦余弦进行计算。

注意,这个方法的第2个参数是个数组,即椭圆的圆心坐标.

思路很奇葩,而且画出的椭圆也比较平滑。但不值得大家使用——此方法每画一个椭圆,就要循环360次,只有画的椭圆稍微一多,对浏览器的性能就是个考验。

我们只用了解一下他的思路即可

2,使用arc画圆,然后把他缩放成一个椭圆

这个方法的原文在此,核心函数如下:

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var canvas = document.getElementById('myCanvas');
      var context = canvas.getContext('2d');
      var centerX = 0;
      var centerY = 0;
      var radius = 50;

      // save state
      context.save();

      // translate context
      context.translate(canvas.width / 2, canvas.height / 2);

      // scale context horizontally
      context.scale(2, 1);

      // draw circle which will be stretched into an oval
      context.beginPath();
      context.arc(centerX, centerY, radius, 0, 2 * Math.PI, false);

      // restore to original state
      context.restore()

此方法用了一个我前面还没讲过的canvas函数,即scale,他能实现canvas的缩放。缩放有水平和垂直两个方向,代码中把canvas水平方向放大了,而垂直方向不变,so,原来arc画出的圆形就变成了一个椭圆。

这个方法初看甚妙,代码少,而且原理浅显易懂。但分析一下就能发现他的明显缺点了,就是——不精确!比如我需要宽171高56的椭圆,此时我们如果把arc的半径定为28的话,那么后面就要为171/28/2这个蛋疼的不知所云的数字郁闷了。

不过有个折中的办法是始终把arc的半径设成100,然后,不够就放大,超过了就缩小。但是,还是不精确。

3,使用贝赛尔曲线bezierCurveTo

自从觉得上面的缩放法不精确后,我就很想找到一个精确的画椭圆的方法,最后在stackoverflow上找到了:

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function drawEllipse(ctx, x, y, w, h) {
  var kappa = 0.5522848;
      ox = (w / 2) * kappa, // control point offset horizontal
      oy = (h / 2) * kappa, // control point offset vertical
      xe = x + w,           // x-end
      ye = y + h,           // y-end
      xm = x + w / 2,       // x-middle
      ym = y + h / 2;       // y-middle

  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(x, ym);
  ctx.bezierCurveTo(x, ym - oy, xm - ox, y, xm, y);
  ctx.bezierCurveTo(xm + ox, y, xe, ym - oy, xe, ym);
  ctx.bezierCurveTo(xe, ym + oy, xm + ox, ye, xm, ye);
  ctx.bezierCurveTo(xm - ox, ye, x, ym + oy, x, ym);
  ctx.closePath();
  ctx.stroke();
}

这个方法可以算是比较完美的了。他把一个椭圆分成了4条贝塞尔曲线,用他们连成了一个椭圆。最后宽度高度也比较精确,开销也较少。

但此方法依然有缺点。大家看那个kappa参数,有个很奇特的值,相信很多人在几何专家告诉你为什么他要取这个值之前,都不明白为什么非要取这个值——我到现在还是不知道。并且我有很强烈的想把他改一下看看有什么后果的冲动。

当然我这种类似强迫症患者的冲动并不能说成是此方法的缺点,他真正的缺点是——为什么要用4条贝塞尔曲线?我个人觉得,一个椭圆明显是由两条贝塞尔曲线组成的而不是4条。这个想法最终让我找到了最完美的画椭圆的方法。

4,使用两条贝赛尔曲线画出椭圆

为了了解上一个方法能否精简,我专门注册了一个stackoverflow的帐号去提问,由于问题里有图片,积分不够不能传,我还迫不得已用勉勉强强的英语水平去回答老外的问题挣积分。但最终好运到了,回答一个问题就解决了我的积分问题。

我提的贝赛尔曲线和椭圆的关系的问题在此.

说实话,下面老外的回答我大部分没看懂,但幸亏他提供了一个代码示例页,让我明白了原理,在此对他表示再次的感谢。而根据他的解答,我找到的画椭圆的方法如下:

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//椭圆
CanvasRenderingContext2D.prototype.oval = function  (x, y, width, height) {
    var k = (width/0.75)/2,
      w = width/2,
      h = height/2;
  this.beginPath();
  this.moveTo(x, y-h);
  this.bezierCurveTo(x+k, y-h, x+k, y+h, x, y+h);
  this.bezierCurveTo(x-k, y+h, x-k, y-h, x, y-h);
  this.closePath();
  return this;
}

此方法既精确,又代码少,而且也没有奇怪的难懂的地方。只需要记住这一点,椭圆的宽度与画出椭圆的贝赛尔曲线的控制点的坐标比例如下:

贝塞尔控制点x=(椭圆宽度/0.75)/2

这一点已经在代码中体现了。

大家可自行试验上面的4个方法画出椭圆。

如果你发现了更简单的方法,也请分享出来大家探讨吧。

5 评论

  1. 按照定义,使用 lineTo 方法和缩放圆的方法,是一定得到正确的椭圆的。
    而最后一种使用2个贝塞尔曲线的方式,却得不到精确的椭圆,反而使用4个贝塞尔曲线的方式才精确得到了椭圆。

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