平常生產生活中,咱們會常常讀到或使用各類類型的圖表。圓環(圓弧)即是一種較常見的類型,用於直觀展示某一數據指標占總體的比例。本文以 HTML Canvas 的實現爲主(固然,SVG 黨能夠在瞭解原理後自行實現),逐層介紹圓環圖表開發的一些主要思路和原理。git
圖1 所示是一些咱們平時比較常見的一些圓環(圓弧)效果。雖然圖形的主體構成都是圓弧,但不一樣效果在信息傳達的功能上卻略有差別。如:github
爲了更加方便、完善地解決咱們在業務開發時的具體須要,能夠對這些風格、樣式進行必定分析、抽象,總結出一個通用組件須要具有的能力,如:canvas
下面,咱們着手於實現這樣一個功能全面、業務通用性較強的圓環組件。工具
繪製圓環造型的第一步,須要先繪製圓環圖表構成要素,即一段一段的圓弧。而對於像下圖中這樣的兩種倒角效果(黃色部分圓弧兩端的樣式),既能夠是直角,也能夠是半圓。字體
所以,咱們須要實現一個通用的方法來繪製圓弧,提供兩種倒角風格給用戶。動畫
圓弧繪製的思路如上圖所示,按前後順序大體分爲幾個步驟:this
(1)繪製圓弧起始端的半圓輪廓 (2)繪製圓弧的外邊緣輪廓 (3)繪製圓弧終止端的半圓輪廓 (4)繪製圓弧的內邊緣輪廓 (5)閉合輪廓並填充色彩
注:因爲 canvas 繪製圓弧的方法默認是順時針方向,於是咱們的繪圖步驟也是沿着順時針方向
如下是一些姿式要領:spa
在繪製端點半圓以前咱們須要端點的位置座標,以其實端爲例,根據圓環的半徑(內外徑的均值,即圓弧中線的半徑)和起始端點的角度如何計算圓上一點的座標:設計
// 計算圓弧上某點的座標 // originX, originY - 圓心的座標 // radius - 圓環半徑,等於圓環內、外徑的平均值,也即圓弧中線的半徑 // alpha - 弧度 function calcPosition(originX, originY, radius, alpha) { return [ radius * Math.cos(alpha) + originX, radius * Math.sin(alpha) + originY, ]; }
在 canvas 中繪製一個 arc,須要知道其起始角度和終止角度。因爲 canvas 繪製默認方向爲屏幕順時針方向(屏幕 Z軸 的左手螺旋方向),從上面的示意圖中能夠看出:code
起始端半圓弧度範圍 - [radianStart - Math.PI, radianStart] 終止端半圓弧度範圍 - [radianEnd, radianEnd + Math.PI]
有了端點座標和起止角度,即可以繪製端點的半圓:
// 以起始端的半圓倒角爲例 myCanvas.context.arc( x, y, (radiusOutter - radiusInner) / 2, // 小圓半徑,等於圓環線寬的一半 radianStart - Math.PI, radianStart );
直角倒角風格的繪製與半圓倒角圓弧的繪製步驟基本相同,主要差異在於不用繪製圓弧兩個端點的小半圓,改爲繪製直線。背景圓弧的繪製也與前景圓弧方法一致。
上面的步驟能夠繪製出圓弧的輪廓,要達到 圖1 那樣的視覺效果,咱們須要給前面繪製出來的輪廓填充圖像。
沿着圓周方向的漸變,由於其圖像形似圓錐體的俯瞰效果,俗稱錐形漸變:
衆所周知,CSS 中有一個名爲 conic-gradient
的屬性直接支持錐形漸變,而 HTML Canvas 的原生 API 目前尚未相似的能力。那麼,咱們如何在 canvas 中繪製出這樣的圖像呢?
下面咱們講下大體的原理:
(1)對用戶傳入的顏色進行插值,獲得一個顏色序列。
這裏,咱們直接使用 canvas 原生的 createLinearGradient 方法,在離屏 canvas 中繪製一個 1px 的線性漸變效果,圖像寬度正好是咱們要插值的數量,漸變插值的結果也就是 canvas 上對應像素位置的色值。
顏色插值(漸變取色)代碼實現以下:
// 用於實現顏色插值的工具類 export default class ColorInterpolate { // 參數01: stops - 爲要插值的顏色序列,數據格式形如:[[0, 'red'], [0.5, 'green'], [1.0, 'yellow']] // 參數02: segment - 插值段落數,即插值結果的顏色值的數量 constructor(stops = [], segment = 100) { // 構建離屏 canvas const canvas = document.createElement('canvas'); canvas.width = segment; canvas.height = 1; this.ctx = canvas.getContext('2d'); // 繪製線性漸變 const gradient = this.ctx.createLinearGradient(0, 0, segment, 0); for (let [offset, color] of stops) { gradient.addColorStop(offset, color); } this.ctx.fillStyle = gradient; this.ctx.fillRect(0, 0, segment, 1); } // 根據位置偏移量獲取插值後的色值 getColor(offset) { const imgData = this.ctx.getImageData(offset, 0, 1, 1); return `rgba(${imgData.data.slice(0, 3).join(',')}, ${imgData.data[3] / 255})`; } }
(2)以下圖所示,咱們能夠把漸變的圖像當作是由足夠多填充了單個色值的小 「扇面」 拼接而成。
按照這樣的思路,咱們只須要遍歷上面色彩插值獲得的各個顏色,而後逐個繪製小扇面,即可獲得一個錐形漸變圖像。
爲此咱們封裝了一個名爲 createConicalGradient 的方法,其使用習慣與 canvas 原生的 createLinearGradient 和 createRadialGradient 方法類似。具體代碼見 個人 Github(以爲有用的童鞋能夠 star 一下)。
在數值發生改變時,咱們的圖表須要一個可以跟隨數據改變的過渡動畫效果,對於 canvas 而言,即是清除舊圖像而後繪製新一幀圖像。這裏有一些方法包裝上的技巧:
// 注:僞代碼,真實場景建議 OOP 方式包裝爲工具類 let _animTick = null; let _animFrames = null; let _frameData = null; let _animDiff = null; // 動畫方法 function _animate(duration) { if (_animTick === null) { // 根據動畫時長 duration 計算整個動畫一共須要多少幀(以 60fps 計算) _animFrames = Math.round((duration / 1e3) * 60); // 相鄰兩幀動畫的數據變化 _animDiff = _calcAnimDiff(_animFrames); // 動畫幀數標識 _animTick = 0; } // 當前幀的數據值 _frameData = _caclCurentData(_animDiff, _animTick); _renderFrame(_frameData); if (_animTick !== null && _animTick < _animFrames) { // 繼續執行動畫 window.requestAnimationFrame(() => { _animate(); _animTick += 1; }); } else { // 動畫結束 _renderFrame(_frameData); _animTick = null; } } // 繪製當前幀 function _renderFrame(data) { // ... } // 計算動畫相鄰幀的數據差別 function _calcAnimDiff() { // ... } // 根據兩幀數據差計算當前幀 function _caclCurentData() { // ... }
在過渡動畫執行的過程當中,須要考慮兩種不一樣的模式:一種是漸變圖像不變化,僅是圓弧的輪廓從舊狀態變化到新狀態;一種是漸變圖像的夾角範圍跟隨輪廓的大小改變。
這兩種模式其實都有必定意義:前者可使用不一樣顏色表明數值的不一樣狀態;後者僅僅是將漸變的顏色當作一種裝飾效果。
比較關鍵的原理都介紹完了,最後展現一下咱們封裝的圖表組件的效果(右側 GUI 部分是咱們自研的設計引擎的編輯效果):
本文是可視化圖表開發的一個小案例,也是【圖表開發小案例】這個系列的第一篇。篇幅比較短,還有不少細節沒有展開討論。感興趣的童鞋歡迎交流、探討,請多多關注咱們後面的推文 ~(^_^)Y