描画アプリケーションの場合、マウスの移動座標を配列に保存してから、lineTo で描画しています。結果の線は滑らかではありません。収集したすべてのポイント間に単一の曲線を作成するにはどうすればよいですか?
私はグーグルで検索しましたが、線を描画するための関数は 3 つしか見つかりませんでした: 2 つのサンプル ポイントの場合は、単純に を使用しますlineTo。3 つのサンプル ポイントquadraticCurveToの場合、4 つのサンプル ポイントの場合、bezierCurveTo.
(配列内の 4 つのポイントごとに を描画しようとしましたbezierCurveToが、連続した滑らかな曲線ではなく、4 つのサンプル ポイントごとにキンクが発生します。)
5 つのサンプル ポイント以上で滑らかな曲線を描く関数を作成するにはどうすればよいですか?
連続していない「curveTo」タイプの関数を使用して後続のサンプル ポイントを結合する場合の問題は、曲線が交わる場所が滑らかでないことです。これは、2 つの曲線が終点を共有しているにもかかわらず、完全にばらばらな制御点の影響を受けているためです。1 つの解決策は、次の 2 つのサンプル ポイントの間の中間点に「カーブする」ことです。これらの新しい補間点を使用して曲線を結合すると、終点で滑らかな遷移が得られます (1 つの反復の終点が次の反復の制御点になります)。つまり、2 つの分離した曲線には、現在、より多くの共通点があります。
このソリューションは、本「Foundation ActionScript 3.0 Animation: Making things move」から抽出されました。p.95 - レンダリング テクニック: 複数の曲線の作成。
注：このソリューションは、実際には私の質問のタイトルである各ポイントを通過するのではなく（むしろ、サンプルポイントを通過する曲線を近似しますが、サンプルポイントを通過することはありません）、私の目的（描画アプリケーション）のために、私には十分で、視覚的には違いがわかりません。すべてのサンプル ポイントを通過する解決策がありますが、はるかに複雑です ( http://www.cartogrammar.com/blog/actionscript-curves-update/を参照) 。
近似法の描画コードは次のとおりです。
// move to the first point
ctx.moveTo(points[0].x, points[0].y);
for (i = 1; i < points.length - 2; i ++)
{
var xc = (points[i].x + points[i + 1].x) / 2;
var yc = (points[i].y + points[i + 1].y) / 2;
ctx.quadraticCurveTo(points[i].x, points[i].y, xc, yc);
}
// curve through the last two points
ctx.quadraticCurveTo(points[i].x, points[i].y, points[i+1].x,points[i+1].y);
少し遅くなりましたが、記録のために。
カーディナル スプライン(正準スプライン) を使用して、点を通る滑らかな曲線を描くことで、滑らかな線を実現できます。
この関数は canvas 用に作成しました。汎用性を高めるために 3 つの関数に分割されています。メインのラッパー関数は次のようになります。
function drawCurve(ctx, ptsa, tension, isClosed, numOfSegments, showPoints) {
showPoints = showPoints ? showPoints : false;
ctx.beginPath();
drawLines(ctx, getCurvePoints(ptsa, tension, isClosed, numOfSegments));
if (showPoints) {
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
for(var i=0;i<ptsa.length-1;i+=2)
ctx.rect(ptsa[i] - 2, ptsa[i+1] - 2, 4, 4);
}
}
曲線を描くには、x、y ポイントをこの順序で持つ配列を使用しますx1,y1, x2,y2, ...xn,yn。
次のように使用します。
var myPoints = [10,10, 40,30, 100,10]; //minimum two points
var tension = 1;
drawCurve(ctx, myPoints); //default tension=0.5
drawCurve(ctx, myPoints, tension);
上記の関数は、2 つのサブ関数を呼び出します。1 つは、平滑化されたポイントを計算するためのものです。これは、新しいポイントを含む配列を返します。これは、平滑化されたポイントを計算するコア関数です。
function getCurvePoints(pts, tension, isClosed, numOfSegments) {
// use input value if provided, or use a default value
tension = (typeof tension != 'undefined') ? tension : 0.5;
isClosed = isClosed ? isClosed : false;
numOfSegments = numOfSegments ? numOfSegments : 16;
var _pts = [], res = [], // clone array
x, y, // our x,y coords
t1x, t2x, t1y, t2y, // tension vectors
c1, c2, c3, c4, // cardinal points
st, t, i; // steps based on num. of segments
// clone array so we don't change the original
//
_pts = pts.slice(0);
// The algorithm require a previous and next point to the actual point array.
// Check if we will draw closed or open curve.
// If closed, copy end points to beginning and first points to end
// If open, duplicate first points to befinning, end points to end
if (isClosed) {
_pts.unshift(pts[pts.length - 1]);
_pts.unshift(pts[pts.length - 2]);
_pts.unshift(pts[pts.length - 1]);
_pts.unshift(pts[pts.length - 2]);
_pts.push(pts[0]);
_pts.push(pts[1]);
}
else {
_pts.unshift(pts[1]); //copy 1. point and insert at beginning
_pts.unshift(pts[0]);
_pts.push(pts[pts.length - 2]); //copy last point and append
_pts.push(pts[pts.length - 1]);
}
// ok, lets start..
// 1. loop goes through point array
// 2. loop goes through each segment between the 2 pts + 1e point before and after
for (i=2; i < (_pts.length - 4); i+=2) {
for (t=0; t <= numOfSegments; t++) {
// calc tension vectors
t1x = (_pts[i+2] - _pts[i-2]) * tension;
t2x = (_pts[i+4] - _pts[i]) * tension;
t1y = (_pts[i+3] - _pts[i-1]) * tension;
t2y = (_pts[i+5] - _pts[i+1]) * tension;
// calc step
st = t / numOfSegments;
// calc cardinals
c1 = 2 * Math.pow(st, 3) - 3 * Math.pow(st, 2) + 1;
c2 = -(2 * Math.pow(st, 3)) + 3 * Math.pow(st, 2);
c3 = Math.pow(st, 3) - 2 * Math.pow(st, 2) + st;
c4 = Math.pow(st, 3) - Math.pow(st, 2);
// calc x and y cords with common control vectors
x = c1 * _pts[i] + c2 * _pts[i+2] + c3 * t1x + c4 * t2x;
y = c1 * _pts[i+1] + c2 * _pts[i+3] + c3 * t1y + c4 * t2y;
//store points in array
res.push(x);
res.push(y);
}
}
return res;
}
実際にポイントを滑らかな曲線 (または x,y 配列がある限り、他のセグメント化された線) として描画するには:
function drawLines(ctx, pts) {
ctx.moveTo(pts[0], pts[1]);
for(i=2;i<pts.length-1;i+=2) ctx.lineTo(pts[i], pts[i+1]);
}
var ctx = document.getElementById("c").getContext("2d");
function drawCurve(ctx, ptsa, tension, isClosed, numOfSegments, showPoints) {
ctx.beginPath();
drawLines(ctx, getCurvePoints(ptsa, tension, isClosed, numOfSegments));
if (showPoints) {
ctx.beginPath();
for(var i=0;i<ptsa.length-1;i+=2)
ctx.rect(ptsa[i] - 2, ptsa[i+1] - 2, 4, 4);
}
ctx.stroke();
}
var myPoints = [10,10, 40,30, 100,10, 200, 100, 200, 50, 250, 120]; //minimum two points
var tension = 1;
drawCurve(ctx, myPoints); //default tension=0.5
drawCurve(ctx, myPoints, tension);
function getCurvePoints(pts, tension, isClosed, numOfSegments) {
// use input value if provided, or use a default value
tension = (typeof tension != 'undefined') ? tension : 0.5;
isClosed = isClosed ? isClosed : false;
numOfSegments = numOfSegments ? numOfSegments : 16;
var _pts = [], res = [], // clone array
x, y, // our x,y coords
t1x, t2x, t1y, t2y, // tension vectors
c1, c2, c3, c4, // cardinal points
st, t, i; // steps based on num. of segments
// clone array so we don't change the original
//
_pts = pts.slice(0);
// The algorithm require a previous and next point to the actual point array.
// Check if we will draw closed or open curve.
// If closed, copy end points to beginning and first points to end
// If open, duplicate first points to befinning, end points to end
if (isClosed) {
_pts.unshift(pts[pts.length - 1]);
_pts.unshift(pts[pts.length - 2]);
_pts.unshift(pts[pts.length - 1]);
_pts.unshift(pts[pts.length - 2]);
_pts.push(pts[0]);
_pts.push(pts[1]);
}
else {
_pts.unshift(pts[1]); //copy 1. point and insert at beginning
_pts.unshift(pts[0]);
_pts.push(pts[pts.length - 2]); //copy last point and append
_pts.push(pts[pts.length - 1]);
}
// ok, lets start..
// 1. loop goes through point array
// 2. loop goes through each segment between the 2 pts + 1e point before and after
for (i=2; i < (_pts.length - 4); i+=2) {
for (t=0; t <= numOfSegments; t++) {
// calc tension vectors
t1x = (_pts[i+2] - _pts[i-2]) * tension;
t2x = (_pts[i+4] - _pts[i]) * tension;
t1y = (_pts[i+3] - _pts[i-1]) * tension;
t2y = (_pts[i+5] - _pts[i+1]) * tension;
// calc step
st = t / numOfSegments;
// calc cardinals
c1 = 2 * Math.pow(st, 3) - 3 * Math.pow(st, 2) + 1;
c2 = -(2 * Math.pow(st, 3)) + 3 * Math.pow(st, 2);
c3 = Math.pow(st, 3) - 2 * Math.pow(st, 2) + st;
c4 = Math.pow(st, 3) - Math.pow(st, 2);
// calc x and y cords with common control vectors
x = c1 * _pts[i] + c2 * _pts[i+2] + c3 * t1x + c4 * t2x;
y = c1 * _pts[i+1] + c2 * _pts[i+3] + c3 * t1y + c4 * t2y;
//store points in array
res.push(x);
res.push(y);
}
}
return res;
}
function drawLines(ctx, pts) {
ctx.moveTo(pts[0], pts[1]);
for(i=2;i<pts.length-1;i+=2) ctx.lineTo(pts[i], pts[i+1]);
}canvas { border: 1px solid red; }<canvas id="c"><canvas>これにより、次のようになります。
キャンバスは簡単に拡張できるので、代わりに次のように呼び出すことができます。
ctx.drawCurve(myPoints);
以下を JavaScript に追加します。
if (CanvasRenderingContext2D != 'undefined') {
CanvasRenderingContext2D.prototype.drawCurve =
function(pts, tension, isClosed, numOfSegments, showPoints) {
drawCurve(this, pts, tension, isClosed, numOfSegments, showPoints)}
}
これのより最適化されたバージョンは、NPM ( npm i cardinal-spline-js) またはGitLabにあります。
解決策を別の投稿に投稿するのではなく、追加することにしました。以下は私が構築したソリューションです。完璧ではないかもしれませんが、これまでのところ出力は良好です。
重要:すべてのポイントを通過します!
より良いものにするためのアイデアがあれば、私に共有してください。ありがとう。
前後の比較は次のとおりです。
このコードを HTML に保存してテストします。
<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
<canvas id="myCanvas" width="1200" height="700" style="border:1px solid #d3d3d3;">Your browser does not support the HTML5 canvas tag.</canvas>
<script>
var cv = document.getElementById("myCanvas");
var ctx = cv.getContext("2d");
function gradient(a, b) {
return (b.y-a.y)/(b.x-a.x);
}
function bzCurve(points, f, t) {
//f = 0, will be straight line
//t suppose to be 1, but changing the value can control the smoothness too
if (typeof(f) == 'undefined') f = 0.3;
if (typeof(t) == 'undefined') t = 0.6;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(points[0].x, points[0].y);
var m = 0;
var dx1 = 0;
var dy1 = 0;
var preP = points[0];
for (var i = 1; i < points.length; i++) {
var curP = points[i];
nexP = points[i + 1];
if (nexP) {
m = gradient(preP, nexP);
dx2 = (nexP.x - curP.x) * -f;
dy2 = dx2 * m * t;
} else {
dx2 = 0;
dy2 = 0;
}
ctx.bezierCurveTo(preP.x - dx1, preP.y - dy1, curP.x + dx2, curP.y + dy2, curP.x, curP.y);
dx1 = dx2;
dy1 = dy2;
preP = curP;
}
ctx.stroke();
}
// Generate random data
var lines = [];
var X = 10;
var t = 40; //to control width of X
for (var i = 0; i < 100; i++ ) {
Y = Math.floor((Math.random() * 300) + 50);
p = { x: X, y: Y };
lines.push(p);
X = X + t;
}
//draw straight line
ctx.beginPath();
ctx.setLineDash([5]);
ctx.lineWidth = 1;
bzCurve(lines, 0, 1);
//draw smooth line
ctx.setLineDash([0]);
ctx.lineWidth = 2;
ctx.strokeStyle = "blue";
bzCurve(lines, 0.3, 1);
</script>
</body>
</html>Daniel Howard が指摘しているように、Rob Spencer がhttp://scaledinnovation.com/analytics/splines/aboutSplines.htmlであなたが望むものについて説明しています。
インタラクティブなデモは次のとおりです: http://jsbin.com/ApitIxo/2/
これは、jsbin がダウンしている場合のスニペットです。
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset=utf-8 />
<title>Demo smooth connection</title>
</head>
<body>
<div id="display">
Click to build a smooth path.
(See Rob Spencer's <a href="http://scaledinnovation.com/analytics/splines/aboutSplines.html">article</a>)
<br><label><input type="checkbox" id="showPoints" checked> Show points</label>
<br><label><input type="checkbox" id="showControlLines" checked> Show control lines</label>
<br>
<label>
<input type="range" id="tension" min="-1" max="2" step=".1" value=".5" > Tension <span id="tensionvalue">(0.5)</span>
</label>
<div id="mouse"></div>
</div>
<canvas id="canvas"></canvas>
<style>
html { position: relative; height: 100%; width: 100%; }
body { position: absolute; left: 0; right: 0; top: 0; bottom: 0; }
canvas { outline: 1px solid red; }
#display { position: fixed; margin: 8px; background: white; z-index: 1; }
</style>
<script>
function update() {
$("tensionvalue").innerHTML="("+$("tension").value+")";
drawSplines();
}
$("showPoints").onchange = $("showControlLines").onchange = $("tension").onchange = update;
// utility function
function $(id){ return document.getElementById(id); }
var canvas=$("canvas"), ctx=canvas.getContext("2d");
function setCanvasSize() {
canvas.width = parseInt(window.getComputedStyle(document.body).width);
canvas.height = parseInt(window.getComputedStyle(document.body).height);
}
window.onload = window.onresize = setCanvasSize();
function mousePositionOnCanvas(e) {
var el=e.target, c=el;
var scaleX = c.width/c.offsetWidth || 1;
var scaleY = c.height/c.offsetHeight || 1;
if (!isNaN(e.offsetX))
return { x:e.offsetX*scaleX, y:e.offsetY*scaleY };
var x=e.pageX, y=e.pageY;
do {
x -= el.offsetLeft;
y -= el.offsetTop;
el = el.offsetParent;
} while (el);
return { x: x*scaleX, y: y*scaleY };
}
canvas.onclick = function(e){
var p = mousePositionOnCanvas(e);
addSplinePoint(p.x, p.y);
};
function drawPoint(x,y,color){
ctx.save();
ctx.fillStyle=color;
ctx.beginPath();
ctx.arc(x,y,3,0,2*Math.PI);
ctx.fill()
ctx.restore();
}
canvas.onmousemove = function(e) {
var p = mousePositionOnCanvas(e);
$("mouse").innerHTML = p.x+","+p.y;
};
var pts=[]; // a list of x and ys
// given an array of x,y's, return distance between any two,
// note that i and j are indexes to the points, not directly into the array.
function dista(arr, i, j) {
return Math.sqrt(Math.pow(arr[2*i]-arr[2*j], 2) + Math.pow(arr[2*i+1]-arr[2*j+1], 2));
}
// return vector from i to j where i and j are indexes pointing into an array of points.
function va(arr, i, j){
return [arr[2*j]-arr[2*i], arr[2*j+1]-arr[2*i+1]]
}
function ctlpts(x1,y1,x2,y2,x3,y3) {
var t = $("tension").value;
var v = va(arguments, 0, 2);
var d01 = dista(arguments, 0, 1);
var d12 = dista(arguments, 1, 2);
var d012 = d01 + d12;
return [x2 - v[0] * t * d01 / d012, y2 - v[1] * t * d01 / d012,
x2 + v[0] * t * d12 / d012, y2 + v[1] * t * d12 / d012 ];
}
function addSplinePoint(x, y){
pts.push(x); pts.push(y);
drawSplines();
}
function drawSplines() {
clear();
cps = []; // There will be two control points for each "middle" point, 1 ... len-2e
for (var i = 0; i < pts.length - 2; i += 1) {
cps = cps.concat(ctlpts(pts[2*i], pts[2*i+1],
pts[2*i+2], pts[2*i+3],
pts[2*i+4], pts[2*i+5]));
}
if ($("showControlLines").checked) drawControlPoints(cps);
if ($("showPoints").checked) drawPoints(pts);
drawCurvedPath(cps, pts);
}
function drawControlPoints(cps) {
for (var i = 0; i < cps.length; i += 4) {
showPt(cps[i], cps[i+1], "pink");
showPt(cps[i+2], cps[i+3], "pink");
drawLine(cps[i], cps[i+1], cps[i+2], cps[i+3], "pink");
}
}
function drawPoints(pts) {
for (var i = 0; i < pts.length; i += 2) {
showPt(pts[i], pts[i+1], "black");
}
}
function drawCurvedPath(cps, pts){
var len = pts.length / 2; // number of points
if (len < 2) return;
if (len == 2) {
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(pts[0], pts[1]);
ctx.lineTo(pts[2], pts[3]);
ctx.stroke();
}
else {
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(pts[0], pts[1]);
// from point 0 to point 1 is a quadratic
ctx.quadraticCurveTo(cps[0], cps[1], pts[2], pts[3]);
// for all middle points, connect with bezier
for (var i = 2; i < len-1; i += 1) {
// console.log("to", pts[2*i], pts[2*i+1]);
ctx.bezierCurveTo(
cps[(2*(i-1)-1)*2], cps[(2*(i-1)-1)*2+1],
cps[(2*(i-1))*2], cps[(2*(i-1))*2+1],
pts[i*2], pts[i*2+1]);
}
ctx.quadraticCurveTo(
cps[(2*(i-1)-1)*2], cps[(2*(i-1)-1)*2+1],
pts[i*2], pts[i*2+1]);
ctx.stroke();
}
}
function clear() {
ctx.save();
// use alpha to fade out
ctx.fillStyle = "rgba(255,255,255,.7)"; // clear screen
ctx.fillRect(0,0,canvas.width,canvas.height);
ctx.restore();
}
function showPt(x,y,fillStyle) {
ctx.save();
ctx.beginPath();
if (fillStyle) {
ctx.fillStyle = fillStyle;
}
ctx.arc(x, y, 5, 0, 2*Math.PI);
ctx.fill();
ctx.restore();
}
function drawLine(x1, y1, x2, y2, strokeStyle){
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x1, y1);
ctx.lineTo(x2, y2);
if (strokeStyle) {
ctx.save();
ctx.strokeStyle = strokeStyle;
ctx.stroke();
ctx.restore();
}
else {
ctx.save();
ctx.strokeStyle = "pink";
ctx.stroke();
ctx.restore();
}
}
</script>
</body>
</html>KineticJS を試してみてください。ポイントの配列でスプラインを定義できます。次に例を示します。
古い URL: http://www.html5canvastutorials.com/kineticjs/html5-canvas-kineticjs-spline-tutorial/
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