基於canvas使用貝塞爾曲線平滑擬合折線段的方法

這次分享在canvas中將繪製出來的折線段的稜角磨平，也就是透過貝塞爾曲線穿過各個描點來取代原有的折線圖。

先來看下Echarts下折線圖的渲染效果：

一開始我沒注意到其實這個折線段是曲線穿過去的，只認為是單純的描點繪圖，所以起初我實現的簡(醜)易(陋)版本是這樣的：

不要關注樣式，重點就是實現之後才發現看起來人家Echarts的實現描點非常的圓滑，也由此引發了之後的探討。怎麼有規律的畫平滑曲線？

效果圖

先來看下最終模仿的實現：

因為我也不知道Echarts內部怎麼實現的（逃

看起來已經非常圓潤了，和我們最初的設想十分接近了。再看下曲線是否穿過了描點：

好的！結果很明顯現在來重新看下我們的實現方式。

實現過程

1. 繪製折線圖
2. 貝塞爾曲線平滑擬合

模擬數據

var data = [Math.random() * 300]; for (var i = 1; i < 50; i++) { //依照echarts data.push(Math.round((Math.random() - 0.5) * 20 + data[i - 1])); } option = { canvas:{ id: 'canvas' }, series: { name: '模擬資料', itemStyle: { color: 'rgb(255, 70, 131)' }, areaStyle: { color: 'rgb(255, 158, 68)' }, data: data } };

繪製折線圖

首先初始化一個建構函式來放置需要用到的資料：

 function LinearGradient(option) { this.canvas = document.getElementById(option.canvas.id) this.ctx = this.canvas.getContext('2d') this.width = this.canvas.width this.height = this.canvas .height this.tooltip = option.tooltip this.title = option.text this.series = option.series //存放類比資料}

繪製折線圖：

 LinearGradient.prototype.draw1 = function() { //折線參考線... //要考慮到canvas中的原點是左上角， //所以下面要做一些換算， //diff為x,y軸被數據最大值和最小值的取值範圍所平分的等份。 this.series.data.forEach(function(item, index) { var x = diffX * index, y = Math.floor(self.height - diffY * (item - dataMin)) self.ctx.lineTo(x, y) //繪製各個數據點}) ...}

貝塞爾曲線的關鍵點在於控制點的選擇，這個網站可以動態的展現控制點不同而繪製的不同的曲線。而對於控制點的計算。 。作者還是選擇了百度一下畢竟數學不好：）。具體演算法有興趣的同學可以深入了解下，現在直接說下計算控制點的結論。

上面的公式涉及四個座標點，當前點，前一個點以及後兩個點，而當座標值為下圖展示的時候繪製出來的曲線如下所示：

不過會有一個問題就是起始點和最後一點不能用這個公式，但那篇文章也給了邊界值的處理方法：

所以在將折線換成平滑曲線的時候，將邊界值以及其他控制點計算好之後代入到貝塞爾函數中就完成了：

 //核心實作this.series.data.forEach(function(item, index) { //找到前一個點到下一個點中間的控制點var scale = 0.1 //分別對於ab控制點的一個正數，可以分別自行調整var last1X = diffX * (index - 1), last1Y = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index - 1] - dataMin)), //前一個點座標last2X = diffX * (index - 2), last2Y = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index - 2] - dataMin)), //前兩點座標nowX = diffX * (index), nowY = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index] - dataMin)), //當期點座標nextX = diffX * (index + 1), nextY = Math.floor(self.height - diffY * (self.series.data[index + 1] - dataMin)), //下一個點座標cAx = last1X + (nowX - last2X) * scale, cAy = last1Y + (nowY - last2Y) * scale, cBx = nowX - (nextX - last1X) * scale, cBy = nowY - (nextY - last1Y) * scale if(index === 0) { self.ctx.lineTo(nowX, nowY) return } else if(index ===1) { cAx = last1X + (nowX - 0) * scale cAy = last1Y + (nowY - self.height) * scale } else if(index === self.series.data.length - 1) { cBx = nowX - (nowX - last1X) * scale cBy = nowY - (nowY - last1Y) * scale } self.ctx.bezierCurveTo(cAx, cAy, cBx, cBy, nowX, nowY); //畫出上一個點到目前點的貝塞爾曲線})

由於我每次遍歷的點都是當前點，但是文章中給出的公式是計算會知道下一個點的控制點演算法，故在程式碼實作中我將所有點的計算挪前了一位。當index = 0時也就是初始點是不需要曲線繪製的，因為我們繪製的是從前一個點到當前點的曲線，沒有到0的曲線需要繪製。從index = 1開始我們就可以正常開始繪製，從0到1的曲線，由於index = 1時是沒有在他前面第二個點的故其屬於邊界值點，也就是需要特殊進行計算，以及最後一個點。其餘均依正常公式算出AB的xy座標代入貝塞爾函數即可。

原始碼見這裡

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