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深入解析HTML5 Canvas控制圖形矩陣變換的方法

簡書   發(fā)布時間：2016-03-24 10:29:34   作者：Airing   我要評論
這篇文章主要介紹了HTML5 Canvas控制圖形矩陣變換的方法,重點(diǎn)講解了利用transform()方法來控制CSS像素坐標(biāo)的用法,非常給力,需要的朋友可以參考下

在介紹矩陣變換transform()前，我們來說一說什么是變換矩陣。
2016324103749515.png (344×277)

以上是Canvas中transform()方法所對應(yīng)的變換矩陣。而此方法正是傳入圖中所示的六個參數(shù)，具體為context.transform(a,b,c,d,e,f)。

各參數(shù)意義對應(yīng)如下表：

參數(shù) 意義
a 水平縮放（1）
b 水平傾斜（0）
c 垂直傾斜（0）
d 垂直縮放（1）
e 水平位移（0）
f 垂直位移（0）

當(dāng)我們把對應(yīng)的0或1代入進(jìn)矩陣，可以發(fā)現(xiàn)這是一個單位矩陣（水平和垂直縮放默認(rèn)值是1，代表縮放1倍，即不縮放）。該方法使用一個新的變化矩陣與當(dāng)前變換矩陣進(jìn)行乘法運(yùn)算，然后得到各種變化的效果。

這里簡單說一下，當(dāng)我們想對一個圖形進(jìn)行變換的時候，只要對變換矩陣相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行操作，操作之后，對圖形的各個定點(diǎn)的坐標(biāo)分別乘以這個矩陣，就能得到新的定點(diǎn)的坐標(biāo)。

transform()方法

而Canvas繪圖中，就給咱們提供了一個方法來改變這個變換矩陣，那就是transform()。

默認(rèn)坐標(biāo)系是以畫布最左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0）。越往右X軸數(shù)值越大，越往下Y軸的數(shù)值越大。在默認(rèn)坐標(biāo)系中，每一個點(diǎn)的坐標(biāo)都是直接映射到一個CSS像素上。畫布上一些特定的操作和屬性的設(shè)置都使用默認(rèn)坐標(biāo)系。然而除了默認(rèn)坐標(biāo)系之外，每個畫布還有一個還有一個“當(dāng)前變換距陣”，作為圖形狀態(tài)的一部分。該矩陣定義了畫布的當(dāng)前坐標(biāo)系。當(dāng)指定了一個點(diǎn)的坐標(biāo)后，畫布的大部分操作都將該點(diǎn)映射到當(dāng)前的坐標(biāo)系中，而不是默認(rèn)的坐標(biāo)系。當(dāng)前變換矩陣是用來指定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成為默認(rèn)坐標(biāo)系中的等價坐標(biāo)。坐標(biāo)的變換還影響了文本和線段的繪制。
 
調(diào)用translate()方法只是簡單地將坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行上、下、左、右移動。
rotate()方法會將坐標(biāo)軸根據(jù)指定角度里進(jìn)行順時針旋轉(zhuǎn)。
scale()方法實現(xiàn)對x軸或由y軸上的距離進(jìn)行延長和縮短。傳遞負(fù)值會實現(xiàn)
 
scale以坐標(biāo)原點(diǎn)做參照點(diǎn)將坐標(biāo)軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。就好像鏡子中的鏡像。
translate用來將坐標(biāo)原點(diǎn)移動到畫布最左下角，然后scale方法用于實現(xiàn)將y軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，這樣的就變成了越往上y軸越大。

從數(shù)學(xué)角度來理解坐標(biāo)系變換：
translate、rotate和scale方法想象成對坐標(biāo)軸的變換，就很容易理解了。從代數(shù)角度很容易理解坐標(biāo)變換，就是把變換想像成一個變換后坐標(biāo)系中的點(diǎn)(x,y),到原來的坐標(biāo)系統(tǒng)變成了(x`,y`)。
調(diào)用 c.translate(dx,dy)。的方法等效如下表達(dá)式


復(fù)制代碼
代碼如下:

x` = x+dx; //新系統(tǒng)中的x軸的0，在原系統(tǒng)中就是dx
y` = y+dy;
c.scale(sx,sy);
x` = sx*x;
y` = sy*y;
c.rotate()
x` =x*cos(a)-y*sin(a);
y` = y*cos(a)+x*sin(a);

建議使用transform()的時候，可以在如下幾個情況下使用：

1.使用context.transform (1,0,0,1,dx,dy)代替context.translate(dx,dy)
2.使用context.transform(sx,0,0,sy,0,0)代替context.scale(sx, sy)
3.使用context.transform(0,b,c,0,0,0)來實現(xiàn)傾斜效果(最實用)。
不用再使用它去實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)了，另外也沒有也不用全記這些結(jié)論，直接記下abcdef六個參數(shù)的意義，效果是一樣的。

下面我們看一個代碼，熟悉一下：

JavaScript Code復(fù)制內(nèi)容到剪貼板
  1. <!DOCTYPE html>   
  2. <html lang="zh">   
  3. <head>   
  4.     <meta charset="UTF-8">   
  5.     <title>矩陣變換</title>   
  6.     <style>   
  7.         body { background: url("./images/bg3.jpg") repeat; }  
  8.         #canvas { border: 1px solid #aaaaaa; display: block; margin: 50px auto; }   
  9.     </style>   
  10. </head>   
  11. <body>   
  12. <div id="canvas-warp">   
  13.     <canvas id="canvas">   
  14.         你的瀏覽器居然不支持Canvas？！趕快換一個吧??！   
  15.     </canvas>   
  16. </div>   
  17.   
  18. <script>   
  19.     window.onload = function(){   
  20.         var canvas = document.getElementById("canvas");   
  21.         canvas.width = 800;   
  22.         canvas.height = 600;   
  23.         var context = canvas.getContext("2d");   
  24.         context.fillStyle = "#FFF";   
  25.         context.fillRect(0,0,800,600);   
  26.   
  27.         context.fillStyle = "yellow";   
  28.         context.strokeStyle = "#00AAAA";   
  29.         context.lineWidth = 5;   
  30.   
  31.         context.save();   
  32.         //平移至(300,200)   
  33.         context.transform(1,0,0,1,300,200);   
  34.         //水平方向放大2倍，垂直方向放大1.5倍   
  35.         context.transform(2,0,0,1.5,0,0);   
  36.         //水平方向向右傾斜寬度10%的距離，垂直方向向上傾斜高度10%的距離   
  37.         context.transform(1,-0.1,0.1,1,0,0);   
  38.         context.fillRect(0,0,200,200);   
  39.         context.strokeRect(0,0,200,200);   
  40.         context.restore();   
  41.     };   
  42. </script>   
  43. </body>   
  44. </html>  

運(yùn)行結(jié)果：
2016324104009065.jpg (850×500)

setTransform()方法
transform()方法的行為相對于由 rotate(),scale(), translate(), or transform() 完成的其他變換。例如：如果我們已經(jīng)將繪圖設(shè)置為放到兩倍，則 transform() 方法會把繪圖放大兩倍，那么我們的繪圖最終將放大四倍。這一點(diǎn)和之前的變換是一樣的。

但是setTransform()不會相對于其他變換來發(fā)生行為。它的參數(shù)也是六個，context.setTransform(a,b,c,d,e,f)，與transform()一樣。

這里我們通過一個例子來說明：
繪制一個矩形，通過 setTransform() 重置并創(chuàng)建新的變換矩陣，再次繪制矩形，重置并創(chuàng)建新的變換矩陣，然后再次繪制矩形。

JavaScript Code復(fù)制內(nèi)容到剪貼板
  1. <!DOCTYPE html>   
  2. <html lang="zh">   
  3. <head>   
  4.     <meta charset="UTF-8">   
  5.     <title>矩陣變換</title>   
  6.     <style>   
  7.         body { background: url("./images/bg3.jpg") repeat; }  
  8.         #canvas { border: 1px solid #aaaaaa; display: block; margin: 50px auto; }   
  9.     </style>   
  10. </head>   
  11. <body>   
  12. <div id="canvas-warp">   
  13.     <canvas id="canvas">   
  14.         你的瀏覽器居然不支持Canvas？！趕快換一個吧??！   
  15.     </canvas>   
  16. </div>   
  17.   
  18. <script>   
  19.     window.onload = function(){   
  20.         var canvas = document.getElementById("canvas");   
  21.         canvas.width = 800;   
  22.         canvas.height = 600;   
  23.         var context = canvas.getContext("2d");   
  24.         context.fillStyle = "#FFF";   
  25.         context.fillRect(0,0,800,600);   
  26.   
  27.         context.fillStyle="yellow";   
  28.         context.fillRect(200,100,250,100)   
  29.   
  30.         context.setTransform(1,0.5,-0.5,1,30,10);   
  31.         context.fillStyle="red";   
  32.         context.fillRect(200,100,250,100);   
  33.   
  34.         context.setTransform(1,0.5,-0.5,1,30,10);   
  35.         context.fillStyle="blue";   
  36.         context.fillRect(200,100,250,100);   
  37.     };   
  38. </script>   
  39. </body>   
  40. </html>    

運(yùn)行結(jié)果：
2016324104126266.jpg (850×500)

解釋一下過程：每當(dāng)我們調(diào)用 setTransform() 時，它都會重置前一個變換矩陣然后構(gòu)建新的矩陣，因此在下面的例子中，不會顯示紅色矩形，因為它在藍(lán)色矩形下面。

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