使用JavaScript和Canvas開發游戲之使用Canvas
3、通過Canvas元素實現高級圖像操作
http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/39509.aspx
這篇文章將帶領大家學習使用JavaScript和Canvas元素操作圖像了幾種不同的方式，這些方式在Canvas元素出現之前是不可能的事兒。
上一篇文章演示了如何利用Canvas實現一個基本的圖像動畫。那個例子很簡單，同樣的效果通過修改IMG或DIV等標準HTML元素的一些屬性，照樣也可以輕易實現。下面我們就來演示一下畫布元素的高級應用，展示一下它的真正威力。
首先，還是準備一個HTML頁面。
- <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN">
- <html lang="en">
- <head>
- <title>JavaScript Platformer 2</title>
- <script type="text/javascript" src="jsplatformer2.js"></script>
- <style type="text/css">
- body { font-family: Arial,Helvetica,sans-serif;}
- </style>
- </head>
- <body>
- <p>
- <a href="http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/38364.aspx">
- Game Development with Javascript and the canvas element
- </a>
- </p>
- <canvas id="canvas" width="600" height="400">
- <p>Your browser does not support the canvas element.</p>
- </canvas>
- <br />
- <button onclick="currentFunction=alpha;">Change Alpha</button>
- <button onclick="currentFunction=shear;">Shear</button>
- <button onclick="currentFunction=scale;">Scale</button>
- <button onclick="currentFunction=rotate;">Rotate</button>
- </body>
- </html>
與上個一例子的HTML頁面相比，唯一的區別就是添加了一些按鈕。單擊這些按鈕，就會設置currentFunction變量(稍后介紹)的值，用以改變在渲染循環中運行的函數。
以下是 jsplatformer2.js 的代碼。
- // 每秒多少幀
- const FPS = 30;
- const SECONDSBETWEENFRAMES = 1 / FPS;
- const HALFIMAGEDIMENSION = 75;
- const HALFCANVASWIDTH = 300;
- const HALFCANVASHEIGHT = 200;
- var image = new Image();
- image.src = "jsplatformer2-smiley.jpg"; //還是第一個例子中的圖像
- var canvas = null;
- var context2D = null;
- var currentFunction = null;
- var currentTime = 0;
- var sineWave = 0;
- window.onload = init;
- function init()
- {
- canvas = document.getElementById('canvas');
- context2D = canvas.getContext('2d');
- setInterval(draw, SECONDSBETWEENFRAMES * 1000);
- currentFunction = scale;
- }
- function draw()
- {
- currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES;
- sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2;
- context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
- context2D.save();
- context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION);
- currentFunction();
- context2D.drawImage(image, 0, 0);
- context2D.restore();
- }
- function alpha()
- {
- context2D.globalAlpha = sineWave;
- }
- function shear()
- {
- context2D.transform(1, 0, (sineWave - 0.5), 1, 0, 0);
- }
- function scale()
- {
- context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave), HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave));
- context2D.scale(sineWave, sineWave);
- }
- function rotate()
- {
- context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION, HALFIMAGEDIMENSION);
- context2D.rotate(sineWave * Math.PI * 2);
- context2D.translate(-HALFIMAGEDIMENSION, -HALFIMAGEDIMENSION);
- }
跟前面一樣，這個JavaScript文件先定義了一些全局變量。
◆ FPS：每秒多少幀
◆ SECONDSBETWEENFRAMES：兩幀之間間隔的秒數(FPS的倒數)
◆ HALFIMAGEDIMENSION：要繪制圖像的寬度/高度的一半，用于把圖像定位到畫布的中心點
◆ HALFCANVASWIDTH：畫布寬度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在畫布上居中圖像
◆ HALFCANVASHEIGHT：畫布高度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在畫布上居中圖像
◆ currentFunction：渲染循環(參見上一篇文章)中運行的函數
◆ currentTime：應用已經運行了多少秒
◆ sineWave：0到1之間的一個值，用于控制圖像的運動
◆ image：要在畫布上繪制的圖像
◆ canvas：畫布元素的引用
◆ context2D：畫布元素的2D上下文的引用
然后，跟前面一樣，要設置在window的onload事件發生時立即調用init函數(關于init函數的介紹，請參見上一篇文章)。
draw函數
下面來看一看draw函數：
- function draw()
- {
- currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES;
- sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2;
- context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
- context2D.save();
- context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION);
- currentFunction();
- context2D.drawImage(image, 0, 0);
- context2D.restore();
- }
這個例子要演示4種效果：修改alpha值(透明度)，以及縮放、旋轉和切變圖像。為了展示這些效果，需要基于某一范圍內的值來應用變化。變量sineWave就用來定義這個范圍值的基準。
標準的正弦函數能夠在-1到1之間產生非常完美的波形圖。首先，我們通過遞增currentTime變量來反映動畫已經運行了多長時間，然后再利用這個值在正弦曲線上找到一個點。給正弦函數返回的值(從-1到1)先加1再除以2，就可以把它們轉換成0到1這個范圍內的值。
- currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES;
- sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2;
然后，調用clearRect方法清空畫布，以便為后面的繪圖準備一個干凈的版面。
- context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
應用到畫布上面的效果是可以累積的，因而就可以利用幾個簡單的函數來“組合”出效果來。例如，在向屏幕上繪制之前，可能會有一艘飛船需要旋轉、變換和縮放。因為所有效果都對畫布起作用，所以這些效果會應用到將被繪制在屏幕上的所有對象，而不僅僅是某一幅圖像或某一個形狀(比如一艘飛船)。
其中，save和restore函數為應用這些累積的效果提供了一種簡單的機制，可以將應用了這些效果的圖像或圖形繪制到畫布上，然后“撤銷”這些改變。后臺的操作是什么呢?save函數把當前的繪制狀態推進棧里，而restore函數則把最后一個狀態彈出棧。還拿前面提到的飛船為例，需要執行下列操作：
◆ 調用save函數(保存當前的繪制狀態)
◆ 旋轉、變換和縮放上下文
◆ 繪制飛船
調用restore函數，移除自上一次調用save方法以來所添加的任何效果，也就是撤銷之前的變化
在這里，我們就是要組合起來使用這兩個方法。首先，在把任何效果應用到畫布之前，先保存繪制狀態。
- context2D.save();
保存了繪制狀態之后，就該應用目標效果了。為此，首先調用translate函數，從而將隨后要繪制的圖像在畫布上居中。
- context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION);
接下來，調用由變量currentFunction引用的函數。正是這些被引用的函數，是讓圖像發生alpha(透明度)變化以及縮放、旋轉和切變的關鍵。這些函數我們稍后再介紹。
- currentFunction();
為圖像應用完效果之后，就可以把它繪制到畫布上面了。所以，接下來就是調用drawImage來繪圖。
- context2D.drawImage(image, 0, 0);
最后，再調用restore函數，把自調用save函數以來應用的所有效果從畫布上移除。
- context2D.restore();
alpha函數
- function alpha()
- {
- context2D.globalAlpha = sineWave;
- }
通過修改上下文對象的globalAlpha屬性，所有后續繪制操作的透明度都會被修改。將globalAlpha設置為0，意味著被繪制的任何對象都將完全透明，而將這個屬性設置為1，則意味著任何繪制操作都會保持原有的透明度級別。在此，我們通過修改這個globalAlpha屬性，可以實現笑臉的淡入和淡出效果。
shear函數
- function shear()
- {
- context2D.transform(1, 0, (sineWave - 0.5), 1, 0, 0);
- }
切變操作是通過transform函數向畫布應用一個矩陣來實現的。變換矩陣本身就是一個值得研究的主題，但對我們來說，如果不想理解背后的數學原理，可以在網上找到很多標準的2D變換矩陣(http://en.wikipedia.org/wiki/Transformation_matrix#Examples_in_2D_graphics)，直接使用transform函數來應用它們即可。所謂切變，其實就是把圖像的頂部或底部推到一邊。
scale函數
- function scale()
- {
- context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave), HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave));
- 56
- context2D.scale(sineWave, sineWave);
- }
顧名思義，scale(縮放)函數修改的是圖像的大小。但在此之前，我們還調用了一次transalte函數。這是為了讓縮放后的圖像在畫布上居中。如果你把這行代碼注釋掉，就會發現圖像會從左上角向右下角膨脹。調用translate函數就是為抵消其圓心的位移，讓圖像始終居中。
rotate函數
- function rotate()
- {
- context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION, HALFIMAGEDIMENSION);
- context2D.rotate(sineWave * Math.PI * 2);
- context2D.translate(-HALFIMAGEDIMENSION, -HALFIMAGEDIMENSION);
- }
與scale函數類似，rotate(旋轉)函數的作用也正如其名：旋轉圖像。與scale函數同樣類似的是，這里也額外調用了translate函數以確保圖像圍繞中心點而不是左上角旋轉。建議大家把對translate函數的調用注釋掉，自己看一看結果有什么不同。
剛剛我們看到了使用畫布元素實現的4種也還算簡單的效果，這些效果使用標準的HTML元素幾乎是不可能做到的。其中，有的效果可以使用scale和rotate等內置函數來實現，而使用transform函數則可以完成大量的圖像操作(切變只是其中之一)。
看看Demo吧。http://webdemos.sourceforge.net/jsplatformer2/jsplatformer2.html
原文作者：Matthew Casperson 原文鏈接: Game Development with JavaScript and the Canvas element
譯文作者：李松峰 譯文鏈接：http://www.cn-cuckoo.com/2011/08/10/game-development-with-javascript-and-the-canvas-element-2554.html
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