用HTML5 实现橡皮擦的涂抹效果的教程

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：

DEMO请戳右：DEMO 
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上卡出翔了，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：　

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1. ctx.save()   
2. ctx.beginPath()   
3. ctx.arc(x2,y2,a,0,2*Math.PI);   
4. ctx.clip()   
5. ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);   
6. 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：
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1. var aasin = a*Math.sin(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)));   
2. var aacos = a*Math.cos(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)))   
3. var x3 = x1+asin;   
4. var y3 = y1-acos;   
5. var x4 = x1-asin;   
6. var y4 = y1+acos;   
7. var x5 = x2+asin;   
8. var y5 = y2-acos;   
9. var x6 = x2-asin;   
10. 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：
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1. var hastouch = "ontouchstart" in window?true:false,//判断是否为移动设备   
2.     tapstart = hastouch?"touchstart":"mousedown",   
3.     tapmove = hastouch?"touchmove":"mousemove",   
4.     tapend = hastouch?"touchend":"mouseup";   
5.   
6. canvas.addEventListener(tapstart , function(e){   
7.     e.preventDefault();   
8.        
9.     x1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;   
10.     y1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;   
11.        
12. 　　//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   
13.     ctx.save()   
14.     ctx.beginPath()   
15.     ctx.arc(x1,y1,a,0,2*Math.PI);   
16.     ctx.clip()   
17.     ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);   
18.     ctx.restore();   
19.        
20.     canvas.addEventListener(tapmove , tapmoveHandler);   
21.     canvas.addEventListener(tapend , function(){   
22.         canvas.removeEventListener(tapmove , tapmoveHandler);   
23.     });   
24. 　　//鼠标移动时触发该事件   
25.     function tapmoveHandler(e){   
26.         e.preventDefault()   
27.         x2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;   
28.         y2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;   
29.            
30. 　　　　//获取两个点之间的剪辑区域四个端点   
31.         var aasin = a*Math.sin(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)));   
32.         var aacos = a*Math.cos(Math.atan((y2-y1)/(x2-x1)))   
33.         var x3 = x1+asin;   
34.         var y3 = y1-acos;   
35.         var x4 = x1-asin;   
36.         var y4 = y1+acos;   
37.         var x5 = x2+asin;   
38.         var y5 = y2-acos;   
39.         var x6 = x2-asin;   
40.         var y6 = y2+acos;   
41.            
42. 　　　　//保证线条的连贯，所以在矩形一端画圆   
43.         ctx.save()   
44.         ctx.beginPath()   
45.         ctx.arc(x2,y2,a,0,2*Math.PI);   
46.         ctx.clip()   
47.         ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);   
48.         ctx.restore();   
49.        
50. 　　　　//清除矩形剪辑区域里的像素   
51.         ctx.save()   
52.         ctx.beginPath()   
53.         ctx.moveTo(x3,y3);   
54.         ctx.lineTo(x5,y5);   
55.         ctx.lineTo(x6,y6);   
56.         ctx.lineTo(x4,y4);   
57.         ctx.closePath();   
58.         ctx.clip()   
59.         ctx.clearRect(0,0,canvas.width,canvas.height);   
60.         ctx.restore();   
61.            
62. 　　　　//记录最后坐标   
63.         x1 = x2;   
64.         y1 = y2;   
65.     }   
66. })  

　　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：
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1. var imgData = ctx.getImageData(0,0,canvas.width,canvas.height);   
2. var dd = 0;   
3. for(var x=0;x<imgData.width;x+=1){   
4.     for(var y=0;y<imgData.height;y+=1){   
5.         var i = (y*imgData.width + x)*4;   
6.         if(imgData.data[i+3] > 0){   
7.             dd++   
8.         }   
9.     }   
10. }   
11. if(dd/(imgData.width*imgData.height)<0.4){   
12.     canvas.className = "noOp";   
13. }  

　　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：
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1. timeout = setTimeout(function(){   
2.     var imgData = ctx.getImageData(0,0,canvas.width,canvas.height);   
3.     var dd = 0;   
4.     for(var x=0;x<imgData.width;x+=30){   
5.         for(var y=0;y<imgData.height;y+=30){   
6.             var i = (y*imgData.width + x)*4;   
7.             if(imgData.data[i+3] >0){   
8.                 dd++   
9.             }   
10.         }   
11.     }   
12.     if(dd/(imgData.width*imgData.height/900)<0.4){   
13.         canvas.className = "noOp";   
14.     }   
15. },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：

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1. //通过修改globalCompositeOperation来达到擦除的效果   
2. function tapClip(){   
3.     var hastouch = "ontouchstart" in window?true:false,   
4.         tapstart = hastouch?"touchstart":"mousedown",   
5.         tapmove = hastouch?"touchmove":"mousemove",   
6.         tapend = hastouch?"touchend":"mouseup";   
7.        
8.     canvas.addEventListener(tapstart , function(e){   
9. 　　　　 clearTimeout(timeout)   
10.         e.preventDefault();   
11.            
12.         x1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;   
13.         y1 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;   
14.            
15.         ctx.lineCap = "round";　　//设置线条两端为圆弧   
16.         ctx.lineJoin = "round";　　//设置线条转折为圆弧   
17.         ctx.lineWidth = a*2;　　   
18.         ctx.globalCompositeOperation = "destination-out";   
19.            
20.         ctx.save();   
21.         ctx.beginPath()   
22.         ctx.arc(x1,y1,1,0,2*Math.PI);   
23.         ctx.fill();   
24.         ctx.restore();   
25.            
26.         canvas.addEventListener(tapmove , tapmoveHandler);   
27.         canvas.addEventListener(tapend , function(){   
28.             canvas.removeEventListener(tapmove , tapmoveHandler);   
29.                
30. 　　　　　　　timeout = setTimeout(function(){   
31.             var imgData = ctx.getImageData(0,0,canvas.width,canvas.height);   
32.             var dd = 0;   
33.             for(var x=0;x<imgData.width;x+=30){   
34.                 for(var y=0;y<imgData.height;y+=30){   
35.                     var i = (y*imgData.width + x)*4;   
36.                     if(imgData.data[i+3] > 0){   
37.                         dd++   
38.                     }   
39.                 }   
40.             }   
41.             if(dd/(imgData.width*imgData.height/900)<0.4){   
42.                 canvas.className = "noOp";   
43.             }   
44. 　　　　　　　},100)   
45.         });   
46.         function tapmoveHandler(e){   
47.             e.preventDefault()   
48.             x2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageX:e.clientX-canvas.offsetLeft;   
49.             y2 = hastouch?e.targetTouches[0].pageY:e.clientY-canvas.offsetTop;   
50.                
51.             ctx.save();   
52.             ctx.moveTo(x1,y1);   
53.             ctx.lineTo(x2,y2);   
54.             ctx.stroke();   
55.             ctx.restore()   
56.                
57.             x1 = x2;   
58.             y1 = y2;   
59.         }   
60.     })   
61. }   

　　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。

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