Canvas 像素操作 – 悠然品鉴-

到目前为止，我们尚未深入了解Canvas画布真实像素的原理，事实上，你可以直接通过ImageData对象操纵像素数据，直接读取或将数据数组写入该对象中。稍后我们也将深入了解如何控制图像使其平滑（反锯齿）以及如何从Canvas画布中保存图像。

ImageData 对象

ImageData对象中存储着canvas对象真实的像素数据，它包含以下几个只读属性：

width图片宽度，单位是像素height图片高度，单位是像素dataUint8ClampedArray类型的一维数组，包含着RGBA格式的整型数据，范围在0至255之间（包括255）。

data属性返回一个 Uint8ClampedArray，它可以被使用作为查看初始像素数据。每个像素用4个1bytes值(按照红，绿，蓝和透明值的顺序; 这就是”RGBA”格式) 来代表。每个颜色值部份用0至255来代表。每个部份被分配到一个在数组内连续的索引，左上角像素的红色部份在数组的索引0位置。像素从左到右被处理，然后往下，遍历整个数组。

Uint8ClampedArray 包含高度 × 宽度 × 4 bytes数据，索引值从0到(高度×宽度×4)-1

例如，要读取图片中位于第50行，第200列的像素的蓝色部份，你会写以下代码：

blueComponent = imageData.data[((50-1)*imageData.width + (200-1))*4 - 1 + 3];

根据行、列读取某像素点的R/G/B/A值的公式：

imageData.data[((行数-1)*imageData.width + (列数-1))*4 - 1 + 1/2/3/4];

你可能用会使用Uint8ClampedArray.length属性来读取像素数组的大小（以bytes为单位）：

var numBytes = imageData.data.length;

创建一个`ImageData对象`

去创建一个新的，空白的ImageData对象，你应该会使用createImageData() 方法。有2个版本的createImageData()方法。

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

上面代码创建了一个新的具体特定尺寸的ImageData对象。所有像素被预设为透明黑。

你也可以创建一个被anotherImageData对象指定的相同像素的ImageData对象。这个新的对象像素全部被预设为透明黑。这个并非复制了图片数据。

var myImageData = ctx.createImageData(anotherImageData);

得到场景像素数据

为了获得一个包含画布场景像素数据的ImageData对像，你可以用getImageData()方法：

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

这个方法会返回一个ImageData对象，它代表了画布区域的对象数据，此画布的四个角落分别表示为(left, top), (left + width, top), (left, top + height), 以及(left + width, top + height)四个点。这些坐标点被设定为画布坐标空间元素。

注：任何在画布以外的元素都会被返回成一个透明黑的ImageData对像。

这个方法也会在文章用画布操作视频中展示。

颜色选择器

在这个例子里面，我们会使用getImageData()去展示鼠标光标下的颜色。为此，我们要当前鼠标的位置，记为layerX和layerY，然后我们去查询getImageData()给我们提供的在那个位置的像数数组里面的像素数据。最后我们使用数组数据去设置背景颜色和<div>的文字去展示颜色值。

var img = new Image();
img.src = 'https://mdn.mozillademos.org/files/5397/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);

在场景中写入像素数据

你可以用putImageData()方法去对场景进行像素数据的写入。

ctx.putImageData(myImageData, dx, dy);

dx和dy参数表示你希望在场景内左上角绘制的像素数据所得到的设备坐标。

例如，为了在场景内左上角绘制myImageData代表的图片，你可以写如下的代码：

ctx.putImageData(myImageData, 0, 0);

图片灰度和反相颜色

在这个例子里，我们遍历所有像素以改变他们的数值。然后我们将被修改的像素数组通过putImageData()放回到画布中去。invert函数仅仅是去减掉颜色的最大色值255.grayscale函数仅仅是用红绿和蓝的平均值。你也可以用加权平均，例如x = 0.299r + 0.587g + 0.114b这个公式。更多资料请参考维基百科的Grayscale。

var img = new Image();
img.src = 'https://mdn.mozillademos.org/files/5397/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);
}

缩放和反锯齿

在drawImage() 方法，第二个画布和imageSmoothingEnabled 属性的帮助下，我们可以放大显示我们的图片及看到详情内容。

我们得到鼠标的位置并裁剪出距左和上5像素，距右和下5像素的图片。然后我们将这幅图复制到另一个画布然后将图片调整到我们想要的大小。在缩放画布里，我们将10×10像素的对原画布的裁剪调整为 200×200 。

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

因为反锯齿默认是启用的，我们可能想要关闭它以看到清楚的像素。你可以通过切换勾选框来看到imageSmoothingEnabled属性的效果（不同浏览器需要不同前缀）。

var img = new Image();
img.src = 'https://mdn.mozillademos.org/files/5397/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);
}

保存图片

HTMLCanvasElement 提供一个toDataURL()方法，此方法在保存图片的时候非常有用。它返回一个包含被类型参数规定的图像表现格式的数据链接。返回的图片分辨率是96dpi。canvas.toDataURL('image/png')默认设定。创建一个PNG图片。Default setting. Creates a PNG image.canvas.toDataURL('image/jpeg', quality)创建一个JPG图片。你可以有选择地提供从0到1的品质量，1表示最好品质，0基本不被辨析但有比较小的文件大小。

当你从画布中生成了一个数据链接，例如，你可以将它用于任何<image>元素，或者将它放在一个有download属性的超链接里用于保存到本地。

你也可以从画布中创建一个Blob对像。canvas.toBlob(callback, type, encoderOptions)这个创建了一个在画布中的代表图片的Blob对像。