Пиксельная манипуляция с холстом

До сих пор мы не смотрели на фактические пиксели нашего объекта canvas (далее "холст"). С объектом ImageData вы можете напрямую читать и писать массив данных для управления пиксельными данными. Мы также рассмотрим, как можно сгладить сглаживание изображения (сглаживание) и как сохранить изображения с вашего холста.

Объект `ImageData`

Объект ImageData представляет базовые пиксельные данные области объекта холста. Он содержит следующие атрибуты только для чтения:

width: Ширина изображения в пикселях.
height: Высота изображения в пикселях.
data: A Uint8ClampedArray представляет собой одномерный массив, содержащий данные в порядке RGBA, с целыми значениями от 0 до 255 (в комплекте).

Свойство data возвращает Uint8ClampedArray, к которому можно получить доступ, чтобы посмотреть на необработанные пиксельные данные; каждый пиксель представлен четырьмя однобайтовыми значениями (красный, зелёный, синий и альфа в этом порядке, то есть формат «RGBA»). Каждый компонент цвета представлен целым числом от 0 до 255. Каждому компоненту присваивается последовательный индекс внутри массива, причём красный компонент верхнего левого пикселя находится в индексе 0 внутри массива. Затем пиксели идут слева направо, затем вниз, по всему массиву.

Uint8ClampedArray содержит высоту × ширину × 4 байта данных, значения индекса варьируются от 0 до (высота × ширина × 4) -1.

Например, чтобы прочитать значение синего компонента из пикселя в столбце 200, строка 50 на изображении, вы должны сделать следующее:

blueComponent = imageData.data[50 * (imageData.width * 4) + 200 * 4 + 2];

Вы можете получить доступ к размеру массива пикселей в байтах, прочитав атрибут Uint8ClampedArray.length:

var numBytes = imageData.data.length;

Создание объекта `ImageData`

Чтобы создать новый пустой объект ImageData , вы должны использовать метод createImageData (). Существуют две версии метода createImageData() :

var myImageData = ctx.createImageData(width, height);

Это создаёт новый объект ImageData с указанными параметрами. Все пиксели заданы прозрачным черным.

Вы также можете создать новый объект ImageData ImageData с теми же размерами, что и объект, заданный anotherImageData . Все пиксели нового объекта установлены на прозрачный чёрный. Это не копирует данные изображения!

var myImageData = ctx.createImageData(anotherImageData);

Получение пиксельных данных для контекста

Чтобы получить объект ImageData , содержащий копию пиксельных данных для контекста холста, вы можете использовать метод getImageData() :

var myImageData = ctx.getImageData(left, top, width, height);

Этот метод возвращает объект ImageData , представляющий пиксельные данные для области холста, углы которого представлены точками (left , top), (left+width , top), (left , top+height) и (left+width , top+height). Координаты задаются в единицах пространства координат холста.

Примечание: Любые пиксели за пределами холста возвращаются как прозрачный чёрный цвет в результирующий объект ImageData .

Этот метод также показан в статье Manipulating video using canvas.

Выбор цвета

В этом примере мы используем метод getImageData() для отображения цвета под курсором мыши. Для этого нам нужна текущая позиция мыши с layerX и layerY, затем мы просматриваем пиксельные данные в этой позиции в массиве пикселей, который предоставляет нам getImageData(). Наконец, мы используем данные массива для установки цвета фона и текста <div> для отображения цвета.

<canvas id="canvas" width="300" height="227" style="float:left"></canvas>
<div id="color" style="width:200px;height:50px;float:left"></div>

var img = new Image();
img.src = "rhino.jpg";
var canvas = document.getElementById("canvas");
var ctx = canvas.getContext("2d");
img.onload = function () {
  ctx.drawImage(img, 0, 0);
  img.style.display = "none";
};
var color = document.getElementById("color");
function pick(event) {
  var x = event.layerX;
  var y = event.layerY;
  var pixel = ctx.getImageData(x, y, 1, 1);
  var data = pixel.data;
  var rgba =
    "rgba(" +
    data[0] +
    ", " +
    data[1] +
    ", " +
    data[2] +
    ", " +
    data[3] / 255 +
    ")";
  color.style.background = rgba;
  color.textContent = rgba;
}
canvas.addEventListener("mousemove", pick);

Отображение пиксельных данных в контекст

Вы можете использовать метод putImageData() для рисования пиксельных данных в контексте:

ctx.putImageData(myImageData, dx, dy);

Параметры dx и dy указывают координаты устройства в контексте, в котором будет отображаться верхний левый угол пиксельных данных, которые вы хотите нарисовать.

Например, чтобы нарисовать все изображение, представленное myImageData, в верхнем левом углу контекста, вы можете просто сделать следующее:

ctx.putImageData(myImageData, 0, 0);

Оттенки серого цвета и инвертирование цветов

В этом примере мы перебираем все пиксели для изменения их значений, а затем помещаем модифицированный массив пикселей обратно в canvas с помощью putImageData(). Функция инвертирования просто вычитает каждый цвет из максимального значения 255. Функция оттенков серого просто использует среднее значение красного, зелёного и синего. Вы также можете использовать средневзвешенное значение, заданное формулой x = 0.299r + 0.587g + 0.114b, например. Для дополнительной информации см. Grayscale в Википедии.

<canvas id="canvas" width="300" height="227"></canvas>
<div>
  <input id="grayscalebtn" value="Grayscale" type="button" />
  <input id="invertbtn" value="Invert" type="button" />
</div>

var img = new Image();
img.src = "rhino.jpg";
img.onload = function () {
  draw(this);
};

function draw(img) {
  var canvas = document.getElementById("canvas");
  var ctx = canvas.getContext("2d");
  ctx.drawImage(img, 0, 0);
  img.style.display = "none";
  var imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  var data = imageData.data;

  var invert = function () {
    for (var i = 0; i < data.length; i += 4) {
      data[i] = 255 - data[i]; // red
      data[i + 1] = 255 - data[i + 1]; // green
      data[i + 2] = 255 - data[i + 2]; // blue
    }
    ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
  };

  var grayscale = function () {
    for (var i = 0; i < data.length; i += 4) {
      var avg = (data[i] + data[i + 1] + data[i + 2]) / 3;
      data[i] = avg; // red
      data[i + 1] = avg; // green
      data[i + 2] = avg; // blue
    }
    ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
  };

  var invertbtn = document.getElementById("invertbtn");
  invertbtn.addEventListener("click", invert);
  var grayscalebtn = document.getElementById("grayscalebtn");
  grayscalebtn.addEventListener("click", grayscale);
}

Масштабирование и сглаживание

С помощью метода drawImage (), второго холста и свойства imageSmoothingEnabled мы способны увеличить изображение и посмотреть его более детально.

Мы получаем положение мыши и обрезаем изображение на 5 пикселей левее и выше и на 5 пикселей правее и ниже положения мыши. Затем мы копируем его на другой холст и изменяем размер изображения до размера, который мы хотим. При масштабировании мы изменяем холст с исходного размера 10×10 пикселей до 200×200.

zoomctx.drawImage(
  canvas,
  Math.abs(x - 5),
  Math.abs(y - 5),
  10,
  10,
  0,
  0,
  200,
  200,
);

Поскольку по умолчанию включено сглаживание, мы можем захотеть отключить сглаживание, чтобы увидеть чёткие пиксели. Вы можете переключить флажок, чтобы увидеть эффект свойства imageSmoothingEnabled (которому нужны префиксы для разных браузеров).

<canvas id="canvas" width="300" height="227"></canvas>
<canvas id="zoom" width="300" height="227"></canvas>
<div>
  <label for="smoothbtn">
    <input type="checkbox" name="smoothbtn" checked="checked" id="smoothbtn" />
    Enable image smoothing
  </label>
</div>

var img = new Image();
img.src = "rhino.jpg";
img.onload = function () {
  draw(this);
};

function draw(img) {
  var canvas = document.getElementById("canvas");
  var ctx = canvas.getContext("2d");
  ctx.drawImage(img, 0, 0);
  img.style.display = "none";
  var zoomctx = document.getElementById("zoom").getContext("2d");

  var smoothbtn = document.getElementById("smoothbtn");
  var toggleSmoothing = function (event) {
    zoomctx.imageSmoothingEnabled = this.checked;
    zoomctx.mozImageSmoothingEnabled = this.checked;
    zoomctx.webkitImageSmoothingEnabled = this.checked;
    zoomctx.msImageSmoothingEnabled = this.checked;
  };
  smoothbtn.addEventListener("change", toggleSmoothing);

  var zoom = function (event) {
    var x = event.layerX;
    var y = event.layerY;
    zoomctx.drawImage(
      canvas,
      Math.abs(x - 5),
      Math.abs(y - 5),
      10,
      10,
      0,
      0,
      200,
      200,
    );
  };

  canvas.addEventListener("mousemove", zoom);
}

Сохранение изображений

HTMLCanvasElement предоставляет метод toDataURL(), который полезен при сохранении изображений. Он возвращает data URI, содержащий представление изображения в формате, заданном параметром type (по умолчанию используется в PNG ). Возвращаемое изображение имеет разрешение 96 точек на дюйм.

Примечание:: Имейте в виду, что если холст содержит пиксели, полученные из другого origin без использования CORS, холст будет испорчен, и его содержимое больше не будет считываться и сохраняться. Смотрите Безопасность и испорченные холсты
canvas.toDataURL('image/png'): Настройки по умолчанию. Создаёт изображение в формате PNG.
canvas.toDataURL('image/jpeg', quality): Создаёт изображение в формате JPG. Дополнительно вы можете задать параметр "качество" (quality) в диапазоне от 0 до 1, причём единица задаёт лучшее качество и 0 - почти не распознаваемый, но небольшой по размеру файл.

После того как вы создали URI данные из своего холста, вы можете использовать его как источник любого <image> или поместить его в гиперссылку с download attribute, чтобы сохранить его на диске, например.

Вы также можете создать Blob из холста.

canvas.toBlob(callback, type, encoderOptions): Создаёт объект Blob, представляющий изображение, содержащееся в холсте.