• 08 HTML5 Canvas 实现彩虹画笔绘画板指南
    • 实现效果
    • 涉及特性
    • 过程指南
    • 相关知识
      • Canvas
      • 彩虹渐变颜色——HSL
    • 疑难问题
      • 如何让按下鼠标后的轨迹画在画布上？
        • 事件监听部分
        • Canvas 绘制部分
      • 如何解决线条的衔接问题？
      • 如何让线条的颜色和粗细发生渐变？
    • 延伸思考

    08 HTML5 Canvas 实现彩虹画笔绘画板指南

    作者：©未枝丫
    简介：JavaScript30 是 Wes Bos 推出的一个 30 天挑战。项目免费提供了 30 个视频教程、30 个挑战的起始文档和 30 个挑战解决方案源代码。目的是帮助人们用纯 JavaScript 来写东西，不借助框架和库，也不使用编译器和引用。现在你看到的是这系列指南的第 8 篇。完整指南在 GitHub，喜欢请 Star 哦♪(^∇^*)

    实现效果

    HTML5 Canvas 画板效果

    用 HTML5 中的 Canvas 的路径绘制实现一个绘画板，可供鼠标画画，颜色呈彩虹色渐变，画笔大小同样呈渐变效果。这部分不涉及 CSS 内容，全部由 JS 来实现。在线体验请看这个链接。

    涉及特性

    Canvas：

    • 基本属性
      • getContext()
      • strokeStyle
      • fillStyle
      • lineCap
      • lineJoin
    • 路径绘制
      • beginPath()
      • lineTo()
      • moveTo()

    鼠标事件处理：

    • mousemove
    • mousedown
    • mouseup
    • mouseout

    过程指南

    1. 获取 HTML 中的 <canvas> 元素，并设定宽度和高度
    2. .getContext('2d') 获取上下文，下面以 ctx 表示
    3. 设定 ctx 基本属性
      • 描边和线条颜色
      • 线条宽度
      • 线条末端形状
    4. 绘画效果
      1. 设定一个用于标记绘画状态的变量
      2. 鼠标事件监听，不同类型的事件将标记变量设为不同值
      3. 编写发生绘制时触发的函数，设定绘制路径起点、终点
    5. 线条彩虹渐变效果（运用 hsl 的 h 值的变化，累加）
    6. 线条粗细渐变效果（设定一个范围，当超出这个范围时，线条粗细进行逆向改变

    相关知识

    Canvas

    首先需要了解最基本的 Canvas 用法，创建一个可以绘画的环境，由对某个元素获取其用于渲染的上下文开始：

    1. var canvas = document.getElementById('canvas');
    2. var ctx = canvas.getContext('2d');

    对于这个用于渲染的 ctx（请自动替换成上下文这个别扭的词），有一些基本样式属性可供修改，类似于配置你的调色盘：

    • lineCap：笔触的形状，有 round | butt | square 圆、平、方三种。
    • lineJoin：线条相较的方式，有 round | bevel | miter 圆交、斜交、斜接三种。
    • lineWidth：线条的宽度
    • strokeStyle：线条描边的颜色
    • fillStyle：填充的颜色

    Canvas 让 JS 具备了动态绘制图形的能力，但在这里例子中我们只需要使用到一些简单的路径绘制方法，路径是点和线的集合，下面只列举了我们用到的方法：

    • beginPath()：新建一条路径
    • stroke()：绘制轮廓
    • moveTo()：（此次）绘制操作的起点
    • lineTo()：路径的终点

    彩虹渐变颜色——HSL

    在这个挑战中，涉及到改变线条的颜色，如何实现彩虹的渐变效果？我们需要利用 HSL 色彩模式，首先可以去这个网站 http://mothereffinghsl.com 感受一下 HSL 不同色彩值对应的效果。

    • H(hue) 代表色调，取值为 0~360，专业术语叫色相
    • S 是饱和度，可以理解为掺杂进去的灰度值，取值为 0~1
    • L 则是亮度，取值也是 0~1，或者百分比。

    这之中 H 值从 0 到 360 的变化代表了色相的角度的值域变化，利用这一点就可以实现绘制时线条颜色的渐变了，只需要在它的值超过 360 时恢复到 0 重新累加即可。

    1. let hue = 0;
    3. ctx.strokeStyle = `hsl(${ hue }, 100%, 50%)`;    
    4. if(hue >= 360) hue = 0;
    5. hue++;

    除此之外，如果想实现黑白水墨的颜色，可以将颜色设置为黑色，通过透明度的改变来实现深浅不一的颜色。

    疑难问题

    如何让按下鼠标后的轨迹画在画布上？

    事件监听部分

    解决这个问题，只需要将鼠标绘制时的动作分解清楚。思考或者模拟一下，在用鼠标画一条线时发生了什么：

    1. 单击鼠标-按下准备开始
    2. 移动鼠标-画线
    3. 松开手指-结束画线

    这几个分解动作都有对应的鼠标事件，在编写这部分时你可以对每个事件监听 console.log(e) 来查看当前触发事件的属性、类型。对应 ctx 的操作的即是第二阶段，所以可以设定 mousemove 事件监听触发的函数进行绘制。

    1. canvas.addEventListener('mousemove', draw);

    但只有这个并不够，你会发现只有 mousemove 事件监听时，只要鼠标在页面上划过都会触发函数。这时我们需要一个标记变量，来控制当前鼠标是不是处在按下的状态。

    1. let isDrawing = false;
    3. canvas.addEventListener('mousedown', isDrawing = true);
    4. canvas.addEventListener('mousemove', draw);
    5. canvas.addEventListener('mouseup', () => isDrawing = false);
    6. canvas.addEventListener('mouseout', () => isDrawing = false); // 鼠标移出画布范围时

    Canvas 绘制部分

    处理好事件监听，就可以编写绘制时触发的函数了。

    1. [lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
    2. ctx.beginPath();
    3. // 起点
    4. ctx.moveTo(lastX, lastY);
    5. // 终点
    6. ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY);
    7. ctx.stroke();

    此处再次引入两个变量，用于存放上一次绘制线条的终点。但这个写法有一点小问题。

    如何解决线条的衔接问题？

    回想一下你点进来看顶部的示例动图时，有没有注意到一个细节，中间的两个数字是由一些点构成的，而不是一条线，这是由于我写的时候速度过快造成的，这是为什么呢？是我忽略了一个问题，上面这种写法下，lastX 和 offsetX 的值其实是相等的，这就出现了只绘制出一个个点的状况，所以需要改变一下更新 last 值的位置。

    2. function draw() {
    3.     /* ... */
    4.     ctx.beginPath();
    5.     // 起点
    6.     ctx.moveTo(lastX, lastY);
    7.     // 终点
    8.     ctx.lineTo(e.offsetX, e.offsetY);
    9.     ctx.stroke();
    10.     [lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];    
    11.     /* ... */
    12. }
    14. /*..*/
    16. canvas.addEventListener('mousedown', (e) => {
    17.     isDrawing = true;
    18.     [lastX, lastY] = [e.offsetX, e.offsetY];
    19.     // 同样效果的写法：
    20.     lastX = e.offsetX;
    21.     lastY = e.offsetY;
    22. });

    注意箭头函数里的参数 e 别忘记写。修复好问题之后，效果是下面这样，也就不会出现题图中的断断续续的情况了，此处我设置了透明度方便理解，可以观察到，当移动速度加快时，两个坐标之间会自动以直线连接起来。

    不间断的路径演示图

    如何让线条的颜色和粗细发生渐变？

    上面已经简单介绍了 HSL 的独特性质，那如何把这个特性应用起来呢？很简单，只需要在每次新建路径时添加一个判断和累记的操作即可。颜色需要控制它的 H 值在 0~360 之间变化。

    而线条粗细也是一样的道理，只需要保证它在你期望的范围内。在这里可以引入一个布尔类型的标记变量，用它的值来控制线条是变粗还是变细，在线条粗细超过我们需要的范围时，将它取反。

    1. let direction = true;
    2. ctx.lineWidth = 90;
    4. // 控制笔触大小
    5. if(ctx.lineWidth > 100 || ctx.lineWidth < 80) {
    6.     direction = !direction;
    7. } 
    8. if (direction) {
    9.     ctx.lineWidth++;
    10. } else {
    11.     ctx.lineWidth--;
    12. }

    延伸思考

    在手机上或者触摸屏上操作时，用鼠标并不是最好的操作方式，所以我添加了触摸操作的事件处理，但由于触摸事件中可以获取到的坐标属性名，与鼠标事件不相同，如果要同时支持触摸绘图，需要判断事件类型。

    1. // 处理鼠标点击操作
    2. if(e.type == "mousemove"){
    3.     x = e.offsetX;
    4.     y = e.offsetY;
    5. } else  {
    6. // 处理触摸屏操作
    7.     x = e.changedTouches[0].clientX;
    8.     y = e.changedTouches[0].clientY;
    9. }

    这样一来，你在手机 Chrome 上也可以试一试这个网页绘图板的效果。

    至此，挑战 08 就完成啦，棒棒哒！