Transformationen

Bevor wir uns die Transformationsmethoden ansehen, werfen wir einen Blick auf zwei andere Methoden, die unentbehrlich sind, wenn Sie beginnen, immer komplexere Zeichnungen zu erstellen.

save()

Speichert den gesamten Zustand des Canvas.

restore()

Stellt den zuletzt gespeicherten Canvas-Zustand wieder her.

Canvas-Zustände werden auf einem Stapel gespeichert. Jedes Mal, wenn die save()-Methode aufgerufen wird, wird der aktuelle Zeichenstatus auf den Stapel gelegt. Ein Zeichenstatus besteht aus

• Den angewendeten Transformationen (d.h. translate, rotate und scale – siehe unten).
• Den aktuellen Werten der folgenden Attribute:
  • strokeStyle
  • fillStyle
  • globalAlpha
  • lineWidth
  • lineCap
  • lineJoin
  • miterLimit
  • lineDashOffset
  • shadowOffsetX
  • shadowOffsetY
  • shadowBlur
  • shadowColor
  • globalCompositeOperation
  • font
  • textAlign
  • textBaseline
  • direction
  • imageSmoothingEnabled.
• Der aktuelle Ausschnittspfad, welchen wir im nächsten Abschnitt sehen werden.

Sie können die save()-Methode beliebig oft aufrufen. Jedes Mal, wenn die restore()-Methode aufgerufen wird, wird der zuletzt gespeicherte Zustand vom Stapel entfernt und alle gespeicherten Einstellungen werden wiederhergestellt.

function draw() {
  const ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");

  ctx.fillRect(0, 0, 150, 150); // Draw a Black rectangle with default settings
  ctx.save(); // Save the original default state

  ctx.fillStyle = "#09F"; // Make changes to saved settings
  ctx.fillRect(15, 15, 120, 120); // Draw a Blue rectangle with new settings
  ctx.save(); // Save the current state

  ctx.fillStyle = "#FFF"; // Make changes to saved settings
  ctx.globalAlpha = 0.5;
  ctx.fillRect(30, 30, 90, 90); // Draw a 50%-White rectangle with newest settings

  ctx.restore(); // Restore to previous state
  ctx.fillRect(45, 45, 60, 60); // Draw a rectangle with restored Blue setting

  ctx.restore(); // Restore to original state
  ctx.fillRect(60, 60, 30, 30); // Draw a rectangle with restored Black setting
}

<canvas id="canvas" width="150" height="150"></canvas>

draw();

Der erste Schritt besteht darin, ein großes Rechteck mit den Standardeinstellungen zu zeichnen. Als Nächstes speichern wir diesen Zustand und ändern die Füllfarbe. Dann zeichnen wir das zweite und kleinere blaue Rechteck und speichern den Zustand. Wieder ändern wir einige Zeicheneinstellungen und zeichnen das dritte halbtransparente weiße Rechteck.

Bisher ist dies ziemlich ähnlich zu dem, was wir in vorherigen Abschnitten getan haben. Sobald wir jedoch die erste restore()-Anweisung aufrufen, wird der oberste Zeichenstatus vom Stapel entfernt, und die Einstellungen werden wiederhergestellt. Hätten wir den Zustand nicht mit save() gespeichert, müssten wir die Füllfarbe und die Transparenz manuell ändern, um zum vorherigen Zustand zurückzukehren. Dies wäre bei zwei Eigenschaften einfach, aber wenn wir mehr als das haben, würde unser Code sehr schnell sehr lang werden.

Wenn die zweite restore()-Anweisung aufgerufen wird, wird der ursprüngliche Zustand (der, den wir vor dem ersten Aufruf von save eingestellt haben) wiederhergestellt, und das letzte Rechteck wird erneut in Schwarz gezeichnet.

Die erste der Transformationsmethoden, die wir uns ansehen werden, ist translate(). Diese Methode wird verwendet, um das Canvas und seinen Ursprung an einen anderen Punkt im Gitter zu verschieben.

translate(x, y)

Verschiebt das Canvas und seinen Ursprung im Gitter. x gibt an, wie weit es horizontal verschoben wird, und y gibt an, wie weit das Gitter vertikal verschoben wird.

Es ist eine gute Idee, den Canvas-Zustand zu speichern, bevor Sie irgendwelche Transformationen durchführen. In den meisten Fällen ist es einfacher, die restore-Methode aufzurufen, als eine Rückübersetzung durchzuführen, um zum ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Außerdem, wenn Sie innerhalb einer Schleife übersetzen und den Canvas-Zustand nicht speichern und wiederherstellen, könnten Sie am Ende einen Teil Ihrer Zeichnung verpassen, da sie außerhalb des Canvas-Randes gezeichnet wurde.

Dieses Beispiel demonstriert einige der Vorteile der Übersetzung des Canvas-Ursprungs. Ohne die translate()-Methode würden alle Rechtecke an derselben Position (0,0) gezeichnet. Die translate()-Methode gibt uns auch die Freiheit, das Rechteck überall auf dem Canvas zu platzieren, ohne die Koordinaten in der fillRect() Funktion manuell anpassen zu müssen. Dies macht es etwas einfacher zu verstehen und zu verwenden.

In der draw()-Funktion rufen wir die fillRect()-Funktion neunmal unter Verwendung von zwei for-Schleifen auf. In jeder Schleife wird das Canvas verschoben, das Rechteck gezeichnet und das Canvas in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Beachten Sie, wie der Aufruf von fillRect() jedes Mal dieselben Koordinaten verwendet, wobei translate() die Zeichenposition anpasst.

function draw() {
  const ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");
  for (let i = 0; i < 3; i++) {
    for (let j = 0; j < 3; j++) {
      ctx.save();
      ctx.fillStyle = `rgb(${51 * i} ${255 - 51 * i} 255)`;
      ctx.translate(10 + j * 50, 10 + i * 50);
      ctx.fillRect(0, 0, 25, 25);
      ctx.restore();
    }
  }
}

<canvas id="canvas" width="150" height="150"></canvas>

draw();

Die zweite Transformationsmethode ist rotate(). Wir verwenden sie, um das Canvas um den aktuellen Ursprung zu drehen.

rotate(angle)

Dreht das Canvas im Uhrzeigersinn um den aktuellen Ursprung um den Winkel in Radiant.

Der Drehmittelpunkt ist immer der Ursprung des Canvas. Um den Mittelpunkt zu ändern, müssen wir das Canvas mithilfe der translate()-Methode verschieben.

In diesem Beispiel verwenden wir die rotate()-Methode, um zuerst ein Rechteck vom Ursprung des Canvas aus zu drehen und dann mit Hilfe von translate() um das Zentrum des Rechtecks selbst.

function draw() {
  const ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");

  // left rectangles, rotate from canvas origin
  ctx.save();
  // blue rect
  ctx.fillStyle = "#0095DD";
  ctx.fillRect(30, 30, 100, 100);
  ctx.rotate((Math.PI / 180) * 25);
  // grey rect
  ctx.fillStyle = "#4D4E53";
  ctx.fillRect(30, 30, 100, 100);
  ctx.restore();

  // right rectangles, rotate from rectangle center
  // draw blue rect
  ctx.fillStyle = "#0095DD";
  ctx.fillRect(150, 30, 100, 100);

  ctx.translate(200, 80); // translate to rectangle center
  // x = x + 0.5 * width
  // y = y + 0.5 * height
  ctx.rotate((Math.PI / 180) * 25); // rotate
  ctx.translate(-200, -80); // translate back

  // draw grey rect
  ctx.fillStyle = "#4D4E53";
  ctx.fillRect(150, 30, 100, 100);
}

Um das Rechteck um sein eigenes Zentrum zu drehen, verschieben wir das Canvas zum Zentrum des Rechtecks, dann drehen wir das Canvas, dann verschieben wir das Canvas zurück zu 0,0 und zeichnen dann das Rechteck.

<canvas id="canvas" width="300" height="200"></canvas>

draw();

Die nächste Transformationsmethode ist das Skalieren. Wir verwenden sie, um die Einheiten in unserem Canvas-Gitter zu vergrößern oder zu verkleinern. Dies kann verwendet werden, um verkleinerte oder vergrößerte Formen und Bitmap-Grafiken zu zeichnen.

scale(x, y)

Skaliert die Canvas-Einheiten horizontal um x und vertikal um y. Beide Parameter sind reelle Zahlen. Werte kleiner als 1,0 verringern die Einheitengröße, und Werte über 1,0 vergrößern die Einheitengröße. Werte von 1,0 lassen die Einheiten gleich groß.

Mit negativen Zahlen können Sie Achsenspiegelungen durchführen (zum Beispiel mithilfe von translate(0,canvas.height); scale(1,-1); erhalten Sie das bekannte kartesische Koordinatensystem mit dem Ursprung in der unteren linken Ecke).

Standardmäßig entspricht eine Einheit auf dem Canvas genau einem Pixel. Wenn wir beispielsweise einen Skalierungsfaktor von 0,5 anwenden, wird die resultierende Einheit zu 0,5 Pixel und somit würden Formen in halber Größe gezeichnet. In ähnlicher Weise würde das Festlegen des Skalierungsfaktors auf 2,0 die Einheitengröße erhöhen und eine Einheit wird nun zu zwei Pixel. Dies führt dazu, dass Formen doppelt so groß gezeichnet werden.

In diesem letzten Beispiel zeichnen wir Formen mit unterschiedlichen Skalierungsfaktoren.

function draw() {
  const ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");

  // draw a simple rectangle, but scale it.
  ctx.save();
  ctx.scale(10, 3);
  ctx.fillRect(1, 10, 10, 10);
  ctx.restore();

  // mirror horizontally
  ctx.scale(-1, 1);
  ctx.font = "48px serif";
  ctx.fillText("MDN", -135, 120);
}

<canvas id="canvas" width="150" height="150"></canvas>

draw();

Schließlich ermöglichen die folgenden Transformationsmethoden Modifikationen direkt an der Transformationsmatrix.

transform(a, b, c, d, e, f)

Multipliziert die aktuelle Transformationsmatrix mit der Matrix, die durch ihre Argumente beschrieben wird. Die Transformationsmatrix wird beschrieben durch:

$$\left[ \begin{array}{ccc} a & c & e \\ b & d & f \\ 0 & 0 & 1 \end{array} \right]$$

Wenn eines der Argumente Infinity ist, muss die Transformationsmatrix als unendlich markiert werden, anstatt dass die Methode eine Ausnahme auslöst.

Die Parameter dieser Funktion sind:

a (m11)

Horizontale Skalierung.

b (m12)

Horizontale Scherung.

c (m21)

Vertikale Scherung.

d (m22)

Vertikale Skalierung.

e (dx)

Horizontale Verschiebung.

f (dy)

Vertikale Verschiebung.

setTransform(a, b, c, d, e, f)

Setzt die aktuelle Transformation auf die Einheitsmatrix zurück, und ruft dann die transform()-Methode mit denselben Argumenten auf. Dies macht im Wesentlichen die aktuelle Transformation rückgängig und setzt die angegebene Transformation in einem Schritt.

resetTransform()

Setzt die aktuelle Transformation auf die Einheitsmatrix zurück. Dies ist dasselbe wie der Aufruf von: ctx.setTransform(1, 0, 0, 1, 0, 0);

function draw() {
  const ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");

  const sin = Math.sin(Math.PI / 6);
  const cos = Math.cos(Math.PI / 6);
  ctx.translate(100, 100);
  let c = 0;
  for (let i = 0; i <= 12; i++) {
    c = Math.floor((255 / 12) * i);
    ctx.fillStyle = `rgb(${c} ${c} ${c})`;
    ctx.fillRect(0, 0, 100, 10);
    ctx.transform(cos, sin, -sin, cos, 0, 0);
  }

  ctx.setTransform(-1, 0, 0, 1, 100, 100);
  ctx.fillStyle = "rgb(255 128 255 / 50%)";
  ctx.fillRect(0, 50, 100, 100);
}

<canvas id="canvas" width="200" height="250"></canvas>

draw();

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