HTML5 Canvas中绘制椭圆的4种方法

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这篇文章主要介绍了HTML5 Canvas中绘制椭圆的4种方法,本文讲解了参数方程法、均匀压缩法、三次贝塞尔曲线法、光栅法等4种方法,需要的朋友可以参考下

概述

HTML5中的Canvas并没有直接提供绘制椭圆的方法,下面是对几种绘制方法的总结。各种方法各有优缺,视情况选用。各方法的参数相同:

1.context为Canvas的2D绘图环境对象,
2.x为椭圆中心横坐标,
3.y为椭圆中心纵坐标,
4.a为椭圆横半轴长,
5.b为椭圆纵半轴长。

参数方程法

该方法利用椭圆的参数方程来绘制椭圆


//-----------用参数方程绘制椭圆---------------------
//函数的参数x,y为椭圆中心;a,b分别为椭圆横半轴、
//纵半轴长度,不可同时为0
//该方法的缺点是,当lineWidth较宽,椭圆较扁时
//椭圆内部长轴端较为尖锐,不平滑,效率较低
function ParamEllipse(context, x, y, a, b)
{
//max是等于1除以长轴值a和b中的较大者
//i每次循环增加1/max,表示度数的增加
//这样可以使得每次循环所绘制的路径(弧线)接近1像素
var step = (a > b) ? 1 / a : 1 / b;
context.beginPath();
context.moveTo(x + a, y); //从椭圆的左端点开始绘制
for (var i = 0; i < 2 * Math.PI; i += step)
{
//参数方程为x = a * cos(i), y = b * sin(i),
//参数为i,表示度数(弧度)
context.lineTo(x + a * Math.cos(i), y + b * Math.sin(i));
}
context.closePath();
context.stroke();
};

均匀压缩法

这种方法利用了数学中的均匀压缩原理将圆进行均匀压缩为椭圆,理论上为能够得到标准的椭圆.下面的代码会出现线宽不一致的问题,解决办法看5楼simonleung的评论。


//-----------用参数方程绘制椭圆---------------------
//函数的参数x,y为椭圆中心;a,b分别为椭圆横半轴、
//纵半轴长度,不可同时为0
//该方法的缺点是,当lineWidth较宽,椭圆较扁时
//椭圆内部长轴端较为尖锐,不平滑,效率较低
function ParamEllipse(context, x, y, a, b)
{
//max是等于1除以长轴值a和b中的较大者
//i每次循环增加1/max,表示度数的增加
//这样可以使得每次循环所绘制的路径(弧线)接近1像素
var step = (a > b) ? 1 / a : 1 / b;
context.beginPath();
context.moveTo(x + a, y); //从椭圆的左端点开始绘制
for (var i = 0; i < 2 * Math.PI; i += step)
{
//参数方程为x = a * cos(i), y = b * sin(i),
//参数为i,表示度数(弧度)
context.lineTo(x + a * Math.cos(i), y + b * Math.sin(i));
}
context.closePath();
context.stroke();
};

三次贝塞尔曲线法一

    三次贝塞尔曲线绘制椭圆在实际绘制时是一种近似,在理论上也是一种近似。 但因为其效率较高,在计算机矢量图形学中,常用于绘制椭圆,但是具体的理论我不是很清楚。 近似程度在于两个控制点位置的选取。这种方法的控制点位置是我自己试验得出,精度还可以.


//-----------用参数方程绘制椭圆---------------------
//函数的参数x,y为椭圆中心;a,b分别为椭圆横半轴、
//纵半轴长度,不可同时为0
//该方法的缺点是,当lineWidth较宽,椭圆较扁时
//椭圆内部长轴端较为尖锐,不平滑,效率较低
function ParamEllipse(context, x, y, a, b)
{
//max是等于1除以长轴值a和b中的较大者
//i每次循环增加1/max,表示度数的增加
//这样可以使得每次循环所绘制的路径(弧线)接近1像素
var step = (a > b) ? 1 / a : 1 / b;
context.beginPath();
context.moveTo(x + a, y); //从椭圆的左端点开始绘制
for (var i = 0; i < 2 * Math.PI; i += step)
{
//参数方程为x = a * cos(i), y = b * sin(i),
//参数为i,表示度数(弧度)
context.lineTo(x + a * Math.cos(i), y + b * Math.sin(i));
}
context.closePath();
context.stroke();
};

三次贝塞尔曲线法二

这种方法是从StackOverFlow中一个帖子的回复中改变而来,精度较高,也是通常用来绘制椭圆的方法.


//-----------用参数方程绘制椭圆---------------------
//函数的参数x,y为椭圆中心;a,b分别为椭圆横半轴、
//纵半轴长度,不可同时为0
//该方法的缺点是,当lineWidth较宽,椭圆较扁时
//椭圆内部长轴端较为尖锐,不平滑,效率较低
function ParamEllipse(context, x, y, a, b)
{
//max是等于1除以长轴值a和b中的较大者
//i每次循环增加1/max,表示度数的增加
//这样可以使得每次循环所绘制的路径(弧线)接近1像素
var step = (a > b) ? 1 / a : 1 / b;
context.beginPath();
context.moveTo(x + a, y); //从椭圆的左端点开始绘制
for (var i = 0; i < 2 * Math.PI; i += step)
{
//参数方程为x = a * cos(i), y = b * sin(i),
//参数为i,表示度数(弧度)
context.lineTo(x + a * Math.cos(i), y + b * Math.sin(i));
}
context.closePath();
context.stroke();
};

光栅法

这种方法可以根据Canvas能够操作像素的特点,利用图形学中的基本算法来绘制椭圆。 例如中点画椭圆算法等。

其中一个例子是园友“豆豆狗”的一篇博文“HTML5 Canvas 提高班(一) —— 光栅图形学(1)中点画圆算法”。这种方法由于比较“原始”,灵活性大,效率高,精度高,但要想实现一个有使用价值的绘制椭圆的函数,比较复杂。比如,要当线宽改变时,算法就复杂一些。虽然是画圆的算法,但画椭圆的算法与之类似,可以参考下。

总结
 
基本上所有的方法都不可能达到100%精确,因为受显示器分辨率的限制。

其实最好的方法应该是arc()+scale()。canvas绘图库KineticJS就是用的这种方法。

在其他绘图软件中,不像HTML5的canvas那样提供固有的arc()+scale()方法,通常用贝塞尔曲线模拟近似椭圆,无论是几条贝塞尔曲线都是近似而已。关于用贝塞尔曲线模拟椭圆,可以参考这份资料:Drawing an elliptical arc using polylines, quadratic or cubic Bezier curves

由于arc()+scale()是浏览器已经实现的方法,理论上精度最高,所以从效率、精确度和简单易用程度上来讲,都是最佳的。

在用arc()+scale()绘制完椭圆后,context.stroke()和 context.restore()两个方法调用的先后顺序不同,产生的结果会很有意思的。通常应该先restore()再stroke()。

Demo

下面是除光栅法之外,几个绘制椭圆函数的演示,演示代码如下:


//-----------用参数方程绘制椭圆---------------------
//函数的参数x,y为椭圆中心;a,b分别为椭圆横半轴、
//纵半轴长度,不可同时为0
//该方法的缺点是,当lineWidth较宽,椭圆较扁时
//椭圆内部长轴端较为尖锐,不平滑,效率较低
function ParamEllipse(context, x, y, a, b)
{
//max是等于1除以长轴值a和b中的较大者
//i每次循环增加1/max,表示度数的增加
//这样可以使得每次循环所绘制的路径(弧线)接近1像素
var step = (a > b) ? 1 / a : 1 / b;
context.beginPath();
context.moveTo(x + a, y); //从椭圆的左端点开始绘制
for (var i = 0; i < 2 * Math.PI; i += step)
{
//参数方程为x = a * cos(i), y = b * sin(i),
//参数为i,表示度数(弧度)
context.lineTo(x + a * Math.cos(i), y + b * Math.sin(i));
}
context.closePath();
context.stroke();
};

注意,要成功运行代码,需要支持HTML5的Canvas的浏览器。