如何使用Canvas操作像素

這篇文章主要介紹了使用Canvas操作像素的方法的相關資料，內容挺不錯的，現在分享給大家，也給大家做個參考。

現代瀏覽器支援通過 <video>元素播放視頻。大多數瀏覽器也可以通過 MediaDevices.getUserMedia()API訪問網路攝影機。但即使這兩件事結合起來，我們也無法直接存取和操縱這些像素。

幸運的是，瀏覽器有一個Canvas API，允許我們使用JavaScript繪製圖形。實際上，我們可以從視頻本身將映像繪製到 <canvas>，這使我們能夠操作和展示這些像素。

您在此學到的關於如何操作像素的方法，將成為您提供處理任何種類或任何來源的映像和視頻的基礎，而不僅僅是 canvas。

將映像添加到畫布

在我們開始播放視頻之前，讓我們看看如何將映像添加到畫布。

<img src><p>  <canvas id="Canvas" class="video"></canvas></p>

我們建立了一個映像元素來表示要在畫布上繪製的映像。或者，我們可以在JavaScript中使用Image對象。

var canvas;var context;function init() {  var image = document.getElementById('SourceImage');  canvas = document.getElementById('Canvas');  context = canvas.getContext('2d');  drawImage(image);  // Or  // var image = new Image();  // image.onload = function () {  //    drawImage(image);  // }  // image.src = 'image.jpg';}function drawImage(image) {  // Set the canvas the same width and height of the image  canvas.width = image.width;  canvas.height = image.height;  context.drawImage(image, 0, 0);}window.addEventListener('load', init);

上面的代碼將整個映像繪製到畫布上。

通過 CodePen上的Welling Guzman（(@wellingguzman）查看畫布上的 Paint image on canvas映像。

現在我們可以開始玩這些像素了！

更新映像資料

畫布上的映像資料允許我們操縱和更改像素。

data屬性是一個 ImageData對象，它具有三個屬性 - 寬度，高度和資料/所有這些都代表基於原始映像的東西。所有這些屬性都是唯讀。我們關心的是資料，一個由 Uint8ClampedArray對象表示的一維數組，包含RGBA格式中每個像素的資料。

儘管資料屬性是唯讀，但並不意味著我們無法更改其值。這意味著我們不能將另一個數組分配給此屬性。

// Get the canvas image datavar imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);image.data = new Uint8ClampedArray(); // WRONGimage.data[1] = 0; // CORRECT

你可能會問，Uint8ClampedArray對象代表什麼值。以下是來自MDN的描述：

Uint8ClampedArray類型數組表示一個8位不帶正負號的整數的數組，它被鉗位到0-255;如果您指定的值超出[0,255]的範圍，則將設定0或255;如果你指定一個非整數，最近的整數將被設定。內容初始化為0.一旦建立，就可以使用對象的方法引用數組中的元素，或使用標準數組索引文法（即使用括弧標記法）

簡而言之，這個數組在每個位置儲存範圍從0到255的值，這使得它成為RGBA格式的完美解決方案，因為每個部分都由0到255個值表示。

RGBA顏色

顏色可以用RGBA格式表示，它是紅色，綠色和藍色的組合。 A表示顏色不透明度的α值。

數組中的每個位置代表一個顏色（像素）通道值。

• 第一個位置是紅色值

• 第二個位置是綠色值

• 第三個位置是藍色值

• 第四個位置是Alpha值

• 第5個位置是下一個像素紅色值

• 第6個位置是下一個像素的綠色值

• 第7個位置是下一個像素的藍色值

• 第8個位置是下一個像素Alpha值

• 等等...

如果您有2x2映像，那麼我們有一個16位陣列（每個2x2像素x 4值）。

2x2映像縮小了

該數組將如下所示：

// RED                 GREEN                BLUE                 WHITE[ 255, 0, 0, 255,      0, 255, 0, 255,      0, 0, 255, 255,      255, 255, 255, 255]

更改像素資料

我們可以做的最快的事情之一是通過將所有RGBA值更改為255來將所有像素設定為白色。

// Use a button to trigger the "effect"var button = document.getElementById('Button');button.addEventListener('click', onClick);function changeToWhite(data) {  for (var i = 0; i < data.length; i++) {    data[i] = 255;  }}function onClick() {  var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);  changeToWhite(imageData.data);  // Update the canvas with the new data  context.putImageData(imageData, 0, 0);}

資料將作為參考傳遞，這意味著我們對它做出的任何修改，它都會改變傳遞參數的值。

反轉顏色

不需要太多計算的好效果就是反轉映像的顏色。

可以使用XOR運算子（^）或此公式255 - 值（值必須介於0-255之間）來反轉顏色值。

function invertColors(data) {  for (var i = 0; i < data.length; i+= 4) {    data[i] = data[i] ^ 255; // Invert Red    data[i+1] = data[i+1] ^ 255; // Invert Green    data[i+2] = data[i+2] ^ 255; // Invert Blue  }}function onClick() {  var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);  invertColors(imageData.data);  // Update the canvas with the new data  context.putImageData(imageData, 0, 0);}

我們正在像前面那樣將迴圈增加4而不是1，所以我們可以從像素到像素，每個像素填充數組中的4個元素。

alpha值對反轉顏色沒有影響，所以我們跳過它。

亮度和對比

使用下面的公式可以調整映像的亮度：newValue = currentValue + 255 *（brightness / 100）。

1. 亮度必須介於-100和100之間

2. currentValue是紅色，綠色或藍色的當前光照值。

3. newValue是使用中色彩燈加亮度的結果

4. 調整映像的對比可以用這個公式 來完成：

factor = (259 * (contrast + 255)) / (255 * (259 - contrast))color = GetPixelColor(x, y)newRed   = Truncate(factor * (Red(color)   - 128) + 128)newGreen = Truncate(factor * (Green(color) - 128) + 128)newBlue  = Truncate(factor * (Blue(color)  - 128) + 128)

主要計算是擷取將應用於每個顏色值的對比因子。截斷是一個確保值保持在0到255之間的函數。

讓我們將這些函數寫入JavaScript：

function applyBrightness(data, brightness) {  for (var i = 0; i < data.length; i+= 4) {    data[i] += 255 * (brightness / 100);    data[i+1] += 255 * (brightness / 100);    data[i+2] += 255 * (brightness / 100);  }}function truncateColor(value) {  if (value < 0) {    value = 0;  } else if (value > 255) {    value = 255;  }  return value;}function applyContrast(data, contrast) {  var factor = (259.0 * (contrast + 255.0)) / (255.0 * (259.0 - contrast));  for (var i = 0; i < data.length; i+= 4) {    data[i] = truncateColor(factor * (data[i] - 128.0) + 128.0);    data[i+1] = truncateColor(factor * (data[i+1] - 128.0) + 128.0);    data[i+2] = truncateColor(factor * (data[i+2] - 128.0) + 128.0);  }}

在這種情況下，您不需要truncateColor函數，因為Uint8ClampedArray會截斷這些值，但為了翻譯我們在其中添加的演算法。

需要記住的一點是，如果應用亮度或對比，則映像資料被覆蓋後無法回到之前的狀態。如果我們想要重設為原始狀態，則原始映像資料必須單獨儲存以供參考。保持映像變數對其他函數可訪問將會很有協助，因為您可以使用該映像來重繪畫布和原始映像。

var image = document.getElementById('SourceImage');function redrawImage() {  context.drawImage(image, 0, 0);}

使用視頻

為了使它適用於視頻，我們將採用我們的初始映像指令碼和HTML代碼並做一些小的修改。

HTML

通過替換以下行來更改視頻元素的Image元素：

 <img src>

...with this:

<video src></video>

JavaScript

替換這一行：

var image = document.getElementById('SourceImage');

...添加這行：

var video = document.getElementById('SourceVideo');

要開始處理視頻，我們必須等到視頻可以播放。

video.addEventListener('canplay', function () {    // Set the canvas the same width and height of the video    canvas.width = video.videoWidth;    canvas.height = video.videoHeight;        // Play the video    video.play();    // start drawing the frames      drawFrame(video);});

當有足夠的資料可以播放媒體時，至少在幾幀內播放事件播放。

我們無法看到畫布上顯示的任何視頻，因為我們只顯示第一幀。我們必須每n毫秒執行一次drawFrame以跟上視訊框架速率。

在drawFrame內部，我們每10ms再次調用drawFrame。

function drawFrame(video) {  context.drawImage(video, 0, 0);  setTimeout(function () {    drawFrame(video);  }, 10);}

在執行drawFrame之後，我們建立一個迴圈，每10ms執行一次drawFrame - 足夠的時間讓視頻在畫布中保持同步。

將效果添加到視頻

我們可以使用我們之前建立的相同函數來反轉顏色：

function invertColors(data) {  for (var i = 0; i < data.length; i+= 4) {    data[i] = data[i] ^ 255; // Invert Red    data[i+1] = data[i+1] ^ 255; // Invert Green    data[i+2] = data[i+2] ^ 255; // Invert Blue  }}

並將其添加到drawFrame函數中：

function drawFrame(video) {  context.drawImage(video, 0, 0);  var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);  invertColors(imageData.data);  context.putImageData(imageData, 0, 0);  setTimeout(function () {    drawFrame(video);  }, 10);}

我們可以添加一個按鈕並轉場效果：

function drawFrame(video) {  context.drawImage(video, 0, 0);  if (applyEffect) {    var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);    invertColors(imageData.data);    context.putImageData(imageData, 0, 0);  }  setTimeout(function () {    drawFrame(video);  }, 10);}

使用 camera

我們將保留我們用於視頻的相同代碼，唯一不同的是我們將使用MediaDevices.getUserMedia將視頻流從檔案更改為相機流。

MediaDevices.getUserMedia是棄用先前API MediaDevices.getUserMedia（）的新API。瀏覽器仍舊支援舊版本，並且某些瀏覽器不支援新版本，我們必須求助於polyfill以確保瀏覽器支援其中一種。

首先，從視頻元素中刪除src屬性：

<video><code></pre><pre><code>// Set the source of the video to the camera streamfunction initCamera(stream) {    video.src = window.URL.createObjectURL(stream);}if (navigator.mediaDevices.getUserMedia) {  navigator.mediaDevices.getUserMedia({video: true, audio: false})    .then(initCamera)    .catch(console.error)  );}

Live Demo

效果

到目前為止，我們所介紹的所有內容都是我們需要的基礎，以便為視頻或映像建立不同的效果。我們可以通過獨立轉換每種顏色來使用很多不同的效果。

灰階

將色彩轉換為灰階可以使用不同的公式/技巧以不同的方式完成，以避免陷入太深的問題我將向您展示基於GIMP desaturate tool去飽和工具和Luma的五個公式：

Gray = 0.21R + 0.72G + 0.07B // LuminosityGray = (R + G + B) ÷ 3 // Average BrightnessGray = 0.299R + 0.587G + 0.114B // rec601 standardGray = 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B // ITU-R BT.709 standardGray = 0.2627R + 0.6780G + 0.0593B // ITU-R BT.2100 standard

我們想要使用這些公式找到的是每個像素顏色的亮度等級。該值的範圍從0（黑色）到255（白色）。這些值將建立灰階（黑白）效果。

這意味著最亮的顏色將最接近255，最暗的顏色最接近0。

Live Demo

雙色調

雙色調效果和灰階效果的區別在於使用了兩種顏色。在灰階上，您有一個從黑色到白色的漸層色，而在雙色調中，您可以從任何顏色到任何其他顏色（從藍色到粉紅色）都有一個漸層。

使用灰階的強度值，我們可以將其替換為梯度值。

我們需要建立一個從ColorA到ColorB的漸層。

function createGradient(colorA, colorB) {     // Values of the gradient from colorA to colorB  var gradient = [];  // the maximum color value is 255  var maxValue = 255;  // Convert the hex color values to RGB object  var from = getRGBColor(colorA);  var to = getRGBColor(colorB);  // Creates 256 colors from Color A to Color B  for (var i = 0; i <= maxValue; i++) {    // IntensityB will go from 0 to 255    // IntensityA will go from 255 to 0    // IntensityA will decrease intensity while instensityB will increase    // What this means is that ColorA will start solid and slowly transform into ColorB    // If you look at it in other way the transparency of color A will increase and the transparency of color B will decrease    var intensityB = i;    var intensityA = maxValue - intensityB;    // The formula below combines the two color based on their intensity    // (IntensityA * ColorA + IntensityB * ColorB) / maxValue    gradient[i] = {      r: (intensityA*from.r + intensityB*to.r) / maxValue,      g: (intensityA*from.g + intensityB*to.g) / maxValue,      b: (intensityA*from.b + intensityB*to.b) / maxValue    };  }  return gradient;}// Helper function to convert 6digit hex values to a RGB color objectfunction getRGBColor(hex){  var colorValue;  if (hex[0] === '#') {    hex = hex.substr(1);  }  colorValue = parseInt(hex, 16);  return {    r: colorValue >> 16,    g: (colorValue >> 8) & 255,    b: colorValue & 255  }}

簡而言之，我們從顏色A建立一組顏色值，降低強度，同時轉到顏色B並增加強度。

從 #0096ff 到 #ff00f0

var gradients = [  {r: 32, g: 144, b: 254},  {r: 41, g: 125, b: 253},  {r: 65, g: 112, b: 251},  {r: 91, g: 96, b: 250},  {r: 118, g: 81, b: 248},  {r: 145, g: 65, b: 246},  {r: 172, g: 49, b: 245},  {r: 197, g: 34, b: 244},  {r: 220, g: 21, b: 242},  {r: 241, g: 22, b: 242},];

縮放顏色過渡的表示

上面有一個從＃0096ff到＃ff00f0的10個顏色值的漸層樣本。

顏色過渡的灰階表示

現在我們已經有了映像的灰階表示，我們可以使用它將其映射到雙色調漸層值。

The duotone gradient has 256 colors while the grayscale has also 256 colors ranging from black (0) to white (255). That means a grayscale color value will map to a gradient element index.

var gradientColors = createGradient('#0096ff', '#ff00f0');var imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);applyGradient(imageData.data);for (var i = 0; i < data.length; i += 4) {  // Get the each channel color value  var redValue = data[i];  var greenValue = data[i+1];  var blueValue = data[i+2];  // Mapping the color values to the gradient index  // Replacing the grayscale color value with a color for the duotone gradient  data[i] = gradientColors[redValue].r;  data[i+1] = gradientColors[greenValue].g;  data[i+2] = gradientColors[blueValue].b;  data[i+3] = 255;}

Live Demo

結論

這個主題可以更深入或解釋更多的影響。為你做的功課是找到可以應用於這些骨架樣本的不同演算法。

瞭解像素在畫布上的結構將允許您建立無限數量的效果，如棕褐色，混色，綠色螢幕效果，映像閃爍/毛刺等。

您甚至可以在不使用映像或視頻的情況下即時建立效果

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所協助，更多相關內容請關注topic.alibabacloud.com！