Transformationen

Bevor wir uns die Transformationsmethoden ansehen, schauen wir uns zwei weitere Methoden an, die unverzichtbar sind, wenn Sie anfangen, immer komplexere Zeichnungen zu erzeugen.

save()

Speichert den gesamten Zustand des Canvas.

restore()

Stellt den zuletzt gespeicherten Canvas-Zustand wieder her.

Canvas-Zustände werden in 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.
• Dem aktuellen Clipping-Pfad, den wir im nächsten Abschnitt sehen werden.

Sie können die save()-Methode so oft aufrufen, wie Sie möchten. Jedes Mal, wenn die restore()-Methode aufgerufen wird, wird der zuletzt gespeicherte Zustand aus dem Stapel genommen 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 = "white"; // 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 ist, ein großes Rechteck mit den Standardeinstellungen zu zeichnen. Als nächstes speichern wir diesen Zustand und ändern die Füllfarbe. Wir zeichnen dann das zweite kleinere blaue Rechteck und speichern den Zustand. Erneut ändern wir einige Einstellungen der Zeichnung und zeichnen das dritte halbtransparente weiße Rechteck.

Bisher ist dies ziemlich ähnlich zu dem, was wir in den vorherigen Abschnitten gemacht haben. Sobald wir jedoch die erste restore()-Anweisung ausführen, wird der oberste Zeichenstatus aus dem Stapel entfernt und die Einstellungen werden wiederhergestellt. Hätten wir den Zustand nicht mit save() gespeichert, müssten wir die Füllfarbe und Transparenz manuell ändern, um zum vorherigen Zustand zurückzukehren. Dies wäre einfach für zwei Eigenschaften, 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() eingerichtet 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 Raster zu verschieben.

translate(x, y)

Verschiebt das Canvas und seinen Ursprung auf dem Raster. x gibt die horizontale Distanz an, um die das Raster verschoben wird, und y gibt an, wie weit es vertikal verschoben wird.

Es ist eine gute Idee, den Canvas-Zustand zu speichern, bevor Sie Transformationen durchführen. In den meisten Fällen ist es einfach leichter, die restore-Methode aufzurufen, als eine Rückwärtsübersetzung durchzuführen, um zum ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Wenn Sie außerdem in einer Schleife übersetzen und den Canvas-Zustand nicht speichern und wiederherstellen, könnten Teile Ihrer Zeichnung fehlen, weil sie außerhalb des Canvas-Rands gezeichnet wurden.

Dieses Beispiel zeigt 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 ein wenig einfacher zu verstehen und zu verwenden.

In der draw()-Funktion rufen wir die fillRect()-Funktion neun Mal mit zwei for-Schleifen auf. In jeder Schleife wird das Canvas übersetzt, das Rechteck gezeichnet und das Canvas in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Beachten Sie, wie der Aufruf von fillRect() jedes Mal dieselben Koordinaten verwendet und sich auf translate() verlässt, um die Position der Zeichnung anzupassen.

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 die Anzahl der angle-Radianten.

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

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

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 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-Raster zu vergrößern oder zu verkleinern. Dies kann zum Zeichnen verkleinerter oder vergrößerter Formen und Bitmaps verwendet werden.

scale(x, y)

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

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

Standardmäßig ist eine Einheit auf dem Canvas genau ein Pixel. Wenn wir beispielsweise einen Skalierungsfaktor von 0,5 anwenden, würde die resultierende Einheit 0,5 Pixel groß werden und so würden Formen in halber Größe gezeichnet. Auf ähnliche Weise würde das Setzen des Skalierungsfaktors auf 2,0 die Einheitsgröße vergrößern und eine Einheit würde nun zwei Pixel groß. 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 erlauben die folgenden Transformationsmethoden direkte Modifikationen an der Transformationsmatrix.

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

Multipliziert die aktuelle Transformationsmatrix mit der durch ihre Argumente beschriebenen Matrix. Die Transformationsmatrix wird durch folgende Darstellung beschrieben:

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

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)

Horizontales Verschieben.

f (dy)

Vertikales Verschieben.

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

Setzt die aktuelle Transformation auf die Einheitsmatrix zurück und ruft dann die transform()-Methode mit den gleichen Argumenten auf. Dies macht im Grunde die aktuelle Transformation rückgängig und setzt die angegebene Transformation in einem Schritt fest.

resetTransform()

Setzt die aktuelle Transformation auf die Einheitsmatrix zurück. Dies entspricht dem 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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