深入解析HTML5 Canvas控制图形矩阵变换的方法

前端技术 2023/09/05 HTML

在介绍矩阵变换transform()前，我们来说一说什么是变换矩阵。

以上是Canvas中transform()方法所对应的变换矩阵。而此方法正是传入图中所示的六个参数，具体为context.transform(a,b,c,d,e,f)。

各参数意义对应如下表：

参数 意义
a 水平缩放（1）
b 水平倾斜（0）
c 垂直倾斜（0）
d 垂直缩放（1）
e 水平位移（0）
f 垂直位移（0）

当我们把对应的0或1代入进矩阵，可以发现这是一个单位矩阵（水平和垂直缩放默认值是1，代表缩放1倍，即不缩放）。该方法使用一个新的变化矩阵与当前变换矩阵进行乘法运算，然后得到各种变化的效果。

这里简单说一下，当我们想对一个图形进行变换的时候，只要对变换矩阵相应的参数进行操作，操作之后，对图形的各个定点的坐标分别乘以这个矩阵，就能得到新的定点的坐标。

transform()方法

而Canvas绘图中，就给咱们提供了一个方法来改变这个变换矩阵，那就是transform()。

默认坐标系是以画布最左上角为坐标原点（0，0）。越往右X轴数值越大，越往下Y轴的数值越大。在默认坐标系中，每一个点的坐标都是直接映射到一个CSS像素上。画布上一些特定的操作和属性的设置都使用默认坐标系。然而除了默认坐标系之外，每个画布还有一个还有一个“当前变换距阵”，作为图形状态的一部分。该矩阵定义了画布的当前坐标系。当指定了一个点的坐标后，画布的大部分操作都将该点映射到当前的坐标系中，而不是默认的坐标系。当前变换矩阵是用来指定的坐标转换成为默认坐标系中的等价坐标。坐标的变换还影响了文本和线段的绘制。
 
调用translate()方法只是简单地将坐标原点进行上、下、左、右移动。
rotate()方法会将坐标轴根据指定角度里进行顺时针旋转。
scale()方法实现对x轴或由y轴上的距离进行延长和缩短。传递负值会实现
 
scale以坐标原点做参照点将坐标轴进行翻转。就好像镜子中的镜像。
translate用来将坐标原点移动到画布最左下角，然后scale方法用于实现将y轴进行翻转，这样的就变成了越往上y轴越大。

从数学角度来理解坐标系变换：
translate、rotate和scale方法想象成对坐标轴的变换，就很容易理解了。从代数角度很容易理解坐标变换，就是把变换想像成一个变换后坐标系中的点(x,y),到原来的坐标系统变成了(x`,y`)。
调用 c.translate(dx,dy)。的方法等效如下表达式


复制代码
代码如下:

x` = x+dx; //新系统中的x轴的0，在原系统中就是dx
y` = y+dy;
c.scale(sx,sy);
x` = sx*x;
y` = sy*y;
c.rotate()
x` =x*cos(a)-y*sin(a);
y` = y*cos(a)+x*sin(a);

建议使用transform()的时候，可以在如下几个情况下使用：

1.使用context.transform (1,0,0,1,dx,dy)代替context.translate(dx,dy)
2.使用context.transform(sx,0,0,sy,0,0)代替context.scale(sx, sy)
3.使用context.transform(0,b,c,0,0,0)来实现倾斜效果(最实用)。
不用再使用它去实现旋转了，另外也没有也不用全记这些结论，直接记下abcdef六个参数的意义，效果是一样的。

下面我们看一个代码，熟悉一下：

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. <!DOCTYPE html>   
  2. <html lang=\"zh\">   
  3. <head>   
  4.     <meta charset=\"UTF-8\">   
  5.     <title>矩阵变换</title>   
  6.     <style>   
  7.         body { background: url(\"./images/bg3.jpg\") repeat; }  
  8.         #canvas { border: 1px solid #aaaaaa; display: block; margin: 50px auto; }   
  9.     </style>   
  10. </head>   
  11. <body>   
  12. <div id=\"canvas-warp\">   
  13.     <canvas id=\"canvas\">   
  14.         你的浏览器居然不支持Canvas？！赶快换一个吧！！   
  15.     </canvas>   
  16. </div>   
  17.   
  18. <script>   
  19.     window.onload = function(){   
  20.         var canvas = document.getElementById(\"canvas\");   
  21.         canvas.width = 800;   
  22.         canvas.height = 600;   
  23.         var context = canvas.getContext(\"2d\");   
  24.         context.fillStyle = \"#FFF\";   
  25.         context.fillRect(0,0,800,600);   
  26.   
  27.         context.fillStyle = \"yellow\";   
  28.         context.strokeStyle = \"#00AAAA\";   
  29.         context.lineWidth = 5;   
  30.   
  31.         context.save();   
  32.         //平移至(300,200)   
  33.         context.transform(1,0,0,1,300,200);   
  34.         //水平方向放大2倍，垂直方向放大1.5倍   
  35.         context.transform(2,0,0,1.5,0,0);   
  36.         //水平方向向右倾斜宽度10%的距离，垂直方向向上倾斜高度10%的距离   
  37.         context.transform(1,-0.1,0.1,1,0,0);   
  38.         context.fillRect(0,0,200,200);   
  39.         context.strokeRect(0,0,200,200);   
  40.         context.restore();   
  41.     };   
  42. </script>   
  43. </body>   
  44. </html>  

运行结果：

setTransform()方法
transform()方法的行为相对于由 rotate(),scale(), translate(), or transform() 完成的其他变换。例如：如果我们已经将绘图设置为放到两倍，则 transform() 方法会把绘图放大两倍，那么我们的绘图最终将放大四倍。这一点和之前的变换是一样的。

但是setTransform()不会相对于其他变换来发生行为。它的参数也是六个，context.setTransform(a,b,c,d,e,f)，与transform()一样。

这里我们通过一个例子来说明：
绘制一个矩形，通过 setTransform() 重置并创建新的变换矩阵，再次绘制矩形，重置并创建新的变换矩阵，然后再次绘制矩形。

JavaScript Code复制内容到剪贴板
  1. <!DOCTYPE html>   
  2. <html lang=\"zh\">   
  3. <head>   
  4.     <meta charset=\"UTF-8\">   
  5.     <title>矩阵变换</title>   
  6.     <style>   
  7.         body { background: url(\"./images/bg3.jpg\") repeat; }  
  8.         #canvas { border: 1px solid #aaaaaa; display: block; margin: 50px auto; }   
  9.     </style>   
  10. </head>   
  11. <body>   
  12. <div id=\"canvas-warp\">   
  13.     <canvas id=\"canvas\">   
  14.         你的浏览器居然不支持Canvas？！赶快换一个吧！！   
  15.     </canvas>   
  16. </div>   
  17.   
  18. <script>   
  19.     window.onload = function(){   
  20.         var canvas = document.getElementById(\"canvas\");   
  21.         canvas.width = 800;   
  22.         canvas.height = 600;   
  23.         var context = canvas.getContext(\"2d\");   
  24.         context.fillStyle = \"#FFF\";   
  25.         context.fillRect(0,0,800,600);   
  26.   
  27.         context.fillStyle=\"yellow\";   
  28.         context.fillRect(200,100,250,100)   
  29.   
  30.         context.setTransform(1,0.5,-0.5,1,30,10);   
  31.         context.fillStyle=\"red\";   
  32.         context.fillRect(200,100,250,100);   
  33.   
  34.         context.setTransform(1,0.5,-0.5,1,30,10);   
  35.         context.fillStyle=\"blue\";   
  36.         context.fillRect(200,100,250,100);   
  37.     };   
  38. </script>   
  39. </body>   
  40. </html>    

运行结果：

解释一下过程：每当我们调用 setTransform() 时，它都会重置前一个变换矩阵然后构建新的矩阵，因此在下面的例子中，不会显示红色矩形，因为它在蓝色矩形下面。

本文地址：https://www.stayed.cn/item/14096

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