HTML5 实现橡皮擦的擦除效果

最近项目刚好用到这种效果，也就是有点像刮刮卡一样，在移动设备上，把某张图片刮掉显示出另一张图片。效果图如下：


扫描下方二维码查看DEMO演示


这种在网上还是挺常见的，本来就想直接网上找个demo套用下他的方法就行了，套用了才发现，在android上卡住了，因为客户要求，在android不要求特别流畅，至少要能玩，但是网上找的那个demo实在太卡，根本就是没法玩的情况。于是就想自己写一个算了，本文也就权当记录一下研究过程。

这种刮图的效果，首先想到就是用HTML5的canvas来实现，而canvas的API中，可以清除像素的就是clearRect方法，但是clearRect方法的清除区域矩形，毕竟大部分人的习惯中的橡皮擦都是圆形的，所以就引入了剪辑区域这个强大的功能，也就是clip方法。用法很简单：

 ctx.save()
 ctx.beginPath()
 ctx.arc(x2,y2,a,0,2*Math.PI);
 ctx.clip()
 ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);
 ctx.restore();

上面那段代码就实现了圆形区域的擦除，也就是先实现一个圆形路径，然后把这个路径作为剪辑区域，再清除像素就行了。有个注意点就是需要先保存绘图环境，清除完像素后要重置绘图环境，如果不重置的话以后的绘图都是会被限制在那个剪辑区域中。

擦除效果有了，现在就是写鼠标移动擦除的效果了，下面我均用鼠标来描述，因为移动端也差不多，就是把mousedown换成touchstart，mousemove换成touchmove，mouseup换成touchend、以及获取坐标点由e.clientX换成e.targetTouches[0].pageX而已。

实现鼠标移动擦除，刚开始就是想到鼠标移动时在触发的mousemove事件中对鼠标所在位置进行圆形区域擦除，写出来后发现，当鼠标移动速度很快的时候，擦除的区域就不连贯了，就会出现下面这种效果，这显然不是我们想要的橡皮擦擦除效果。


既然所有点不连贯，那接下来要做的事就是把这些点连贯起来，如果是实现画图功能的话，就可以直接通过lineTo把两点之间连接起来再绘制，但是擦除效果中的剪辑区域要求要是闭合路径，如果是单纯的把两个点连起来就无法形成剪辑区域了。然后我就想到用计算的方法，算出两个擦除区域中的矩形四个端点坐标来实现，也就是下图中的红色矩形：



计算方法也很简单，因为可以知道两个剪辑区域连线两个端点的坐标，又知道我们要多宽的线条，矩形的四个端点坐标就变得容易求了，所以就有了下面的代码：

 var asin = a*Math.sin(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)));
 var acos = a*Math.cos(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)))
 var x3 = x1+asin;
 var y3 = y1-acos;
 var x4 = x1-asin;
 var y4 = y1+acos;
 var x5 = x2+asin;
 var y5 = y2-acos;
 var x6 = x2-asin;
 var y6 = y2+acos;

x1、y1和x2、y2就是两个端点，从而求出了四个端点的坐标。这样一来，剪辑区域就是圈加矩形，代码组织起来就是：

 var hastouch = "ontouchstart" in window?true:false,//判断是否为移动设备
     tapstart = hastouch?"touchstart":"mousedown",
     tapmove = hastouch?"touchmove":"mousemove",
     tapend = hastouch?"touchend":"mouseup";

 canvas.addEventListener(tapstart , function(e){
     e.preventDefault();

     x1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;
     y1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;

 　　//鼠标第一次点下的时候擦除一个圆形区域，同时记录第一个坐标点
     ctx.save()
     ctx.beginPath()
     ctx.arc(x1,y1,a,0,2*Math.PI);
     ctx.clip()
     ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);
     ctx.restore();

     canvas.addEventListener(tapmove , tapmoveHandler);
     canvas.addEventListener(tapend , function(){
         canvas.removeEventListener(tapmove , tapmoveHandler);
     });
 　　//鼠标移动时触发该事件
     function tapmoveHandler(e){
         e.preventDefault()
         x2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;
         y2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;

 　　　　//获取两个点之间的剪辑区域四个端点
         var asin = a*Math.sin(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)));
         var acos = a*Math.cos(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)))
         var x3 = x1+asin;
         var y3 = y1-acos;
         var x4 = x1-asin;
         var y4 = y1+acos;
         var x5 = x2+asin;
         var y5 = y2-acos;
         var x6 = x2-asin;
         var y6 = y2+acos;

 　　　　//保证线条的连贯，所以在矩形一端画圆
         ctx.save()
         ctx.beginPath()
         ctx.arc(x2,y2,a,0,2*Math.PI);
         ctx.clip()
         ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);
         ctx.restore();

 　　　　//清除矩形剪辑区域里的像素
         ctx.save()
         ctx.beginPath()
         ctx.moveTo(x3,y3);
         ctx.lineTo(x5,y5);
         ctx.lineTo(x6,y6);
         ctx.lineTo(x4,y4);
         ctx.closePath();
         ctx.clip()
         ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);
         ctx.restore();

 　　　　//记录最后坐标
         x1 = x2;
         y1 = y2;
     }
 })

如此一来，鼠标擦除的效果就实现了，不过还有一个要实现的点，就是大部分擦除的效果，当你擦了一定数量的像素后，就会自动把所有图片内容呈现出来，这个效果，我是用imgData来实现的。代码如下：

 var imgData = ctx.getImageData(0,0,canvas.width,canvas.height);
 var dd = 0;
 for(var x=0;x<imgData.width;x+=1){
     for(var y=0;y<imgData.height;y+=1){
         var i = (y*imgData.width + x)*4;
         if(imgData.data[i+3] > 0){
             dd++
         }
     }
 }
 if(dd/(imgData.width*imgData.height)<0.4){
     canvas.className = "noOp";
 }

获取到imgData，对imgData里的像素进行遍历，然后再对imgData的data数组里的rgba中的alpha进行分析，也就是分析透明度，如果像素被擦除了，那透明度就是0了，也就是把当前画布中透明度不为0的像素的数量跟画布总像素数进行比较，如果透明度不为0 的像素数比例低于40%，那说明当前画布上就以后有百分六十以上的区域被擦除了，就可以自动呈现图片了。

此处注意，我是把检查像素这段代码方法mouseup事件里面的，因为这个计算量相对来说还是不小，如果用户狂点鼠标，就会狂触发mouseup事件，也就是会疯狂的触发那个循环计算像素，计算量大到阻塞进程，导致界面卡住的情况，缓解办法如下：加个timeout，延迟执行像素计算，而在每一次点击的时候再清除timeout，也就是如果用户点击很快，这个计算也就触发不了了，还有一个提升的办法就是抽样检查，我上面的写法是逐个像素检查，逐个像素检查的话像素量太大，肯定会卡的，所以可以采用抽样检查，比如每隔30个像素检查一次，修改后的代码如下：

 timeout = setTimeout(function(){
     var imgData = ctx.getImageData(0,0,canvas.width,canvas.height);
     var dd = 0;
     for(var x=0;x<imgData.width;x+=30){
         for(var y=0;y<imgData.height;y+=30){
             var i = (y*imgData.width + x)*4;
             if(imgData.data[i+3] >0){
                 dd++
             }
         }
     }
     if(dd/(imgData.width*imgData.height/900)<0.4){
         canvas.className = "noOp";
     }
 },100)

这样就可以较大限度的防止用户狂点击了，如果有其他更好的检查方法欢迎给出意见，谢谢。


到了这一步就都写完了，然后就是测试的时候了，结果并不乐观，在android上还是卡啊卡啊，所以又得另想办法，最终发现了绘图环境中的globalCompositeOperation这个属性，这个属性的默认值是source-over，也就是，当你在已有像素上进行绘图时会叠加，但是还有一个属性是destination-out，官方解释就是：在源图像外显示目标图像。只有源图像外的目标图像部分才会被显示，源图像是透明的。好像不太好理解，但是其实自己测试一下就会发现很简单，也就是在已有像素的基础上进行绘图时，你绘制的区域里的已有像素都会被置为透明，直接看张图更容易理解：

globalCompositeOperation属性效果图解

有了这个属性后，就意味着不需要用到clip，也就不需要用sin、cos什么的计算剪辑区域，直接用条粗线就行了，这样一来就能够很大限度的降低了计算量，同时减少了绘图环境API的调用，性能提升了，在android上运行应该也会流畅很多，下面是修改后的代码：

 //通过修改globalCompositeOperation来达到擦除的效果
 function tapClip(){
     var hastouch = "ontouchstart" in window?true:false,
         tapstart = hastouch?"touchstart":"mousedown",
         tapmove = hastouch?"touchmove":"mousemove",
         tapend = hastouch?"touchend":"mouseup";

     canvas.addEventListener(tapstart , function(e){
 　　　　 clearTimeout(timeout)
         e.preventDefault();

         x1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;
         y1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;

         ctx.lineCap = "round";　　//设置线条两端为圆弧
         ctx.lineJoin = "round";　　//设置线条转折为圆弧
         ctx.lineWidth = a*2;
         ctx.globalCompositeOperation = "destination-out";

         ctx.save();
         ctx.beginPath()
         ctx.arc(x1,y1,1,0,2*Math.PI);
         ctx.fill();
         ctx.restore();

         canvas.addEventListener(tapmove , tapmoveHandler);
         canvas.addEventListener(tapend , function(){
             canvas.removeEventListener(tapmove , tapmoveHandler);

 　　　　　　　timeout = setTimeout(function(){
             var imgData = ctx.getImageData(0,0,canvas.width,canvas.height);
             var dd = 0;
             for(var x=0;x<imgData.width;x+=30){
                 for(var y=0;y<imgData.height;y+=30){
                     var i = (y*imgData.width + x)*4;
                     if(imgData.data[i+3] > 0){
                         dd++
                     }
                 }
             }
             if(dd/(imgData.width*imgData.height/900)<0.4){
                 canvas.className = "noOp";
             }
 　　　　　　　},100)
         });
         function tapmoveHandler(e){
             e.preventDefault()
             x2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;
             y2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;

             ctx.save();
             ctx.moveTo(x1,y1);
             ctx.lineTo(x2,y2);
             ctx.stroke();
             ctx.restore()

             x1 = x2;
             y1 = y2;
         }
     })
 }

擦除那部分代码就这么一点，也就相当于画图功能，直接设置line属性后通过lineTo进行绘制线条，只要事前把globalCompositeOperation设成destination-out，你所进行的一切绘制，都变成了擦除效果。鼠标滑动触发的事件里面代码也少了很多，绘图对象的调用次数减少了，计算也减少了，性能提升大大滴。

改好代码后就立即用自己的android机子测试了一下，果然如此，跟上一个相比，流畅了很多，至少达到了客户要求的能玩的地步了。

此文章转载：http://www.cnblogs.com/axes/p/3850309.html

github上有源码：https://github.com/whxaxes/canvas-test/blob/gh-pages/src/Funny-demo/clip/clip.html