Canvas绘制箭头

Canvas的 CanvasRenderingContext2D 对象中是没有提供绘制箭头的方法,也就是说,如果我们需要在Canvas中绘制箭头是需要自己封装函数来处理的。今天的主题就是来看怎么封装绘制箭头的函数。

首先我们先了解一些基本知识

平常我们常常看到的一些箭头样式如下图所示:

绘制箭头最关键之处就是处理箭头:

其包括几个部分:

  • 一条直线,从起点 P1 到终点 P2
  • 终点 P2 向这条直线两侧扩展,将会产生一个 P3P4
  • 另外 P2P3 或者 P2P4 构成箭头斜线率
  • 箭头斜线和直线有一个夹角 thetaθ
  • 指定箭头的长度 d

从上图上我们可以看出,控制一个箭头,可以通过这几个参数来控制:

  • 起点 P1(fromX, fromY)
  • 终点 P2(toX, toY)
  • 斜线率 headlen
  • 夹角 thetaθ

对于箭头的 P3P4 点,我们就需要通过相应的 三角函数 计算得来。

那么 P3 的坐标可以轻易计算出来:

p3[0] = P2[0] - r * Math.cos(θ * Math.PI / 180); // P3对应的X坐标
p3[1] = p2[1] - r * Math.sin(θ * Math.PI / 180); // P3对应的Y坐标

用同样的方法可以计算出 P4 坐标:

p4[0] = P2[0] - r * Math.cos(θ * Math.PI / 180); // P4对应的X坐标
p3[1] = p2[1] + r * Math.sin(θ * Math.PI / 180); // P4对应的Y坐标

除此之外,还有一个关键,就是箭头的角度。获取箭头的角度,可以直接通过 atan2(y, x) 来获取。这也就涉及到三角函数中的 反正切函数

在三角函数中,两个参数的函数 atan2 是正切函数 tan 的一个变种。对于任意不同时等于 0的实参数 xyatan2(y, x) 所表达的意思是坐标原点为起点,指向 (x, y) 的射线在坐标平面上与x轴正方向之间的角的角度。当 y>0 时,射线与 x 轴正方向的所得的角的角度指的是 x轴正方向绕逆时针方向到达射线旋转的角的角度;而当 y<0 时,射线与 x 轴正方向所得的角的角度指的是 x 轴正方向绕顺时针方向达到射线旋转的角的角度。

在几何意义上, atan2(y, x) 等价于 atan(y / x) ,但 atan2 的最大优势是可以正确处理 x=0y≠0 的情况,而不必进行会引发除零异常的 y / x 操作。

简单的用下图来阐述:

在一个单位圆内 atan2 函数在各点的取值。圆内标注代表各点的取值的幅度表示。图片中,从最左端开始,角度的大小随着逆时针方向逐渐从 增大到 ,并且角度大小在点位于最右端时,取值为 0 。另外要注意的是,函数 atan2(y, x) 中参数的顺序是倒置的, atan2(y, x) 计算的值相当于点 (x, y) 的角度值。

简单的了解了反正切函数,我们继续我们的主题。

先来看一张图:

通过 Math.atan2() 函数计算出 angle :

angle = Math.atan2(toY - fromY, toX - fromX)

为了和 θ 的单位值相匹配,将上面的公式进行一下转换:

angle = Math.atan2(toY - fromY, toX - fromX) * 180 / Math.PI

除此之外,还需要计算出箭头两条侧边线的夹角:

 

angle1 = (angle + theta) * Math.PI / 180;
angle2 = (angle - theta) * Math.PI / 180;

通过前面的介绍,对于绘制箭头我们有了一定的基础知识,接下来,我们看看如何封装箭头函数。

首先我们定义一下函数并列出所需参数

drawArrow(ctx, fromX, fromY, toX, toY, theta, headlen, width, color)

这里我们传了九个参数:

  • ctx:Canvas绘图环境
  • fromX, fromY:起点坐标(也可以换成 p1 ,只不过它是一个数组)
  • toX, toY:终点坐标 (也可以换成 p2 ,只不过它是一个数组)
  • theta:三角斜边一直线夹角
  • headlen:三角斜边长度
  • width:箭头线宽度
  • color:箭头颜色

根据前面的内容,我们具体实现这个函数:

function drawArrow(ctx, fromX, fromY, toX, toY,theta,headlen,width,color) {
  var theta = theta || 30,
      headlen = headlen || 10,
      width = width || 1,
      color = color || '#000',
      angle = Math.atan2(fromY - toY, fromX - toX) * 180 / Math.PI,
      angle1 = (angle + theta) * Math.PI / 180,
      angle2 = (angle - theta) * Math.PI / 180,
      topX = headlen * Math.cos(angle1),
      topY = headlen * Math.sin(angle1),
      botX = headlen * Math.cos(angle2),
      botY = headlen * Math.sin(angle2);
  ctx.save();
  ctx.beginPath();
  var arrowX, arrowY;
  ctx.moveTo(fromX, fromY);
  ctx.lineTo(toX, toY);
  arrowX = toX + topX;
  arrowY = toY + topY;
  ctx.moveTo(arrowX, arrowY);
  ctx.lineTo(toX, toY);
  arrowX = toX + botX;
  arrowY = toY + botY;
  ctx.lineTo(arrowX, arrowY);
  ctx.strokeStyle = color;
  ctx.lineWidth = width;
  ctx.stroke();
  ctx.restore();
}

这个时候,只需要调用这个封装好的函数,我们就可以轻松的绘制一条向右的箭头:

drawArrow(ctx, 150, 100, 400,100,30,30,10,'#f36');


但是有的时候,我们需要线的两头都要有箭头形状,在上面的基础上,稍加修改,增加一个反项的代码即可:

function drawArrow(ctx, fromX, fromY, toX, toY,theta,headlen,width,color) {
  var theta = theta || 30,
      headlen = headlen || 10,
      width = width || 1,
      color = color || '#000',
      angle = Math.atan2(fromY - toY, fromX - toX) * 180 / Math.PI,
      angle1 = (angle + theta) * Math.PI / 180,
      angle2 = (angle - theta) * Math.PI / 180,
      topX = headlen * Math.cos(angle1),
      topY = headlen * Math.sin(angle1),
      botX = headlen * Math.cos(angle2),
      botY = headlen * Math.sin(angle2);
  ctx.save();
  ctx.beginPath();
  var arrowX = fromX - topX,
      arrowY = fromY - topY;
  ctx.moveTo(arrowX, arrowY);
  ctx.lineTo(fromX, fromY);
  arrowX = fromX - botX;
  arrowY = fromY - botY;
  ctx.lineTo(arrowX, arrowY);
  ctx.moveTo(fromX, fromY);
  ctx.lineTo(toX, toY);
  // Reverse length on the other side
  arrowX = toX + topX;
  arrowY = toY + topY;
  ctx.moveTo(arrowX, arrowY);
  ctx.lineTo(toX, toY);
  arrowX = toX + botX;
  arrowY = toY + botY;
  ctx.lineTo(arrowX, arrowY);
  ctx.strokeStyle = color;
  ctx.lineWidth = width;
  ctx.stroke();
  ctx.restore();
}

原文地址:http://www.tuicool.com/articles/qYVbqq7

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