使用JavaScript和Canvas开发游戏之使用Canvas-51CTO.COM

3、通过Canvas元素实现高级图像操作

http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/39509.aspx

这篇文章将带领大家学习使用JavaScript和Canvas元素操作图像了几种不同的方式，这些方式在Canvas元素出现之前是不可能的事儿。

上一篇文章演示了如何利用Canvas实现一个基本的图像动画。那个例子很简单，同样的效果通过修改IMG或DIV等标准HTML元素的一些属性，照样也可以轻易实现。下面我们就来演示一下画布元素的高级应用，展示一下它的真正威力。

首先，还是准备一个HTML页面。

 
 <!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>

与上个一例子的HTML页面相比，唯一的区别就是添加了一些按钮。单击这些按钮，就会设置currentFunction变量(稍后介绍)的值，用以改变在渲染循环中运行的函数。

以下是 jsplatformer2.js 的代码。

 
// 每秒多少帧  
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"; //还是第一个例子中的图像  
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);  
}

跟前面一样，这个JavaScript文件先定义了一些全局变量。

◆ FPS：每秒多少帧

◆ SECONDSBETWEENFRAMES：两帧之间间隔的秒数(FPS的倒数)

◆ HALFIMAGEDIMENSION：要绘制图像的宽度/高度的一半，用于把图像定位到画布的中心点

◆ HALFCANVASWIDTH：画布宽度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在画布上居中图像

◆ HALFCANVASHEIGHT：画布高度的一半，用于配合HALFIMAGEDIMENSION使用，以便在画布上居中图像

◆ currentFunction：渲染循环(参见上一篇文章)中运行的函数

◆ currentTime：应用已经运行了多少秒

◆ sineWave：0到1之间的一个值，用于控制图像的运动

◆ image：要在画布上绘制的图像

◆ canvas：画布元素的引用

◆ context2D：画布元素的2D上下文的引用

然后，跟前面一样，要设置在window的onload事件发生时立即调用init函数(关于init函数的介绍，请参见上一篇文章)。

draw函数

下面来看一看draw函数：

 
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();  
}

这个例子要演示4种效果：修改alpha值(透明度)，以及缩放、旋转和切变图像。为了展示这些效果，需要基于某一范围内的值来应用变化。变量sineWave就用来定义这个范围值的基准。

标准的正弦函数能够在-1到1之间产生非常完美的波形图。首先，我们通过递增currentTime变量来反映动画已经运行了多长时间，然后再利用这个值在正弦曲线上找到一个点。给正弦函数返回的值(从-1到1)先加1再除以2，就可以把它们转换成0到1这个范围内的值。

currentTime += SECONDSBETWEENFRAMES;  
sineWave = (Math.sin(currentTime) + 1) / 2;

然后，调用clearRect方法清空画布，以便为后面的绘图准备一个干净的版面。

context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);

应用到画布上面的效果是可以累积的，因而就可以利用几个简单的函数来“组合”出效果来。例如，在向屏幕上绘制之前，可能会有一艘飞船需要旋转、变换和缩放。因为所有效果都对画布起作用，所以这些效果会应用到将被绘制在屏幕上的所有对象，而不仅仅是某一幅图像或某一个形状(比如一艘飞船)。

其中，save和restore函数为应用这些累积的效果提供了一种简单的机制，可以将应用了这些效果的图像或图形绘制到画布上，然后“撤销”这些改变。后台的操作是什么呢?save函数把当前的绘制状态推进栈里，而restore函数则把最后一个状态弹出栈。还拿前面提到的飞船为例，需要执行下列操作：

◆ 调用save函数(保存当前的绘制状态)

◆ 旋转、变换和缩放上下文

◆ 绘制飞船

调用restore函数，移除自上一次调用save方法以来所添加的任何效果，也就是撤销之前的变化

在这里，我们就是要组合起来使用这两个方法。首先，在把任何效果应用到画布之前，先保存绘制状态。

context2D.save();

保存了绘制状态之后，就该应用目标效果了。为此，首先调用translate函数，从而将随后要绘制的图像在画布上居中。

context2D.translate(HALFCANVASWIDTH - HALFIMAGEDIMENSION, HALFCANVASHEIGHT - HALFIMAGEDIMENSION);

接下来，调用由变量currentFunction引用的函数。正是这些被引用的函数，是让图像发生alpha(透明度)变化以及缩放、旋转和切变的关键。这些函数我们稍后再介绍。

currentFunction();

为图像应用完效果之后，就可以把它绘制到画布上面了。所以，接下来就是调用drawImage来绘图。

context2D.drawImage(image, 0, 0);

最后，再调用restore函数，把自调用save函数以来应用的所有效果从画布上移除。

context2D.restore();

alpha函数

function alpha()  
{  
    context2D.globalAlpha = sineWave;  
}

通过修改上下文对象的globalAlpha属性，所有后续绘制操作的透明度都会被修改。将globalAlpha设置为0，意味着被绘制的任何对象都将完全透明，而将这个属性设置为1，则意味着任何绘制操作都会保持原有的透明度级别。在此，我们通过修改这个globalAlpha属性，可以实现笑脸的淡入和淡出效果。

shear函数

function shear()  
{  
    context2D.transform(1, 0, (sineWave - 0.5), 1, 0, 0);  
}

切变操作是通过transform函数向画布应用一个矩阵来实现的。变换矩阵本身就是一个值得研究的主题，但对我们来说，如果不想理解背后的数学原理，可以在网上找到很多标准的2D变换矩阵(http://en.wikipedia.org/wiki/Transformation_matrix#Examples_in_2D_graphics)，直接使用transform函数来应用它们即可。所谓切变，其实就是把图像的顶部或底部推到一边。

scale函数

function scale()  
 {  
     context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave), HALFIMAGEDIMENSION * (1 - sineWave));  
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    context2D.scale(sineWave, sineWave);  
 }

顾名思义，scale(缩放)函数修改的是图像的大小。但在此之前，我们还调用了一次transalte函数。这是为了让缩放后的图像在画布上居中。如果你把这行代码注释掉，就会发现图像会从左上角向右下角膨胀。调用translate函数就是为抵消其圆心的位移，让图像始终居中。

rotate函数

function rotate()  
{  
    context2D.translate(HALFIMAGEDIMENSION, HALFIMAGEDIMENSION);  
    context2D.rotate(sineWave * Math.PI * 2);  
    context2D.translate(-HALFIMAGEDIMENSION, -HALFIMAGEDIMENSION);  
}

与scale函数类似，rotate(旋转)函数的作用也正如其名：旋转图像。与scale函数同样类似的是，这里也额外调用了translate函数以确保图像围绕中心点而不是左上角旋转。建议大家把对translate函数的调用注释掉，自己看一看结果有什么不同。

刚刚我们看到了使用画布元素实现的4种也还算简单的效果，这些效果使用标准的HTML元素几乎是不可能做到的。其中，有的效果可以使用scale和rotate等内置函数来实现，而使用transform函数则可以完成大量的图像操作(切变只是其中之一)。

看看Demo吧。http://webdemos.sourceforge.net/jsplatformer2/jsplatformer2.html

原文作者：Matthew Casperson 原文链接: Game Development with JavaScript and the Canvas element

译文作者：李松峰译文链接：http://www.cn-cuckoo.com/2011/08/10/game-development-with-javascript-and-the-canvas-element-2554.html

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