Canvas (HTML)

Canvas (англ. canvas — «холст», рус. канва́с) — элемент HTML5, предназначенный для создания растрового двухмерного изображения при помощи скриптов, на языке JavaScript^[1]. Начало отсчёта блока находится слева сверху. От него и строится каждый элемент блока^[2]. Размер пространства координат не обязательно отражает размер фактической отображаемой площади^[2]. По умолчанию его ширина равна 300 пикселям, а высота 150^[2].

Используется, как правило, для отрисовки графиков для статей и игрового поля в некоторых браузерных играх. Но также может использоваться для встраивания видео в страницу и создания полноценного плеера.

Используется в WebGL для аппаратного ускорения 3D-графики^[3].

Компанией Google была выпущена JavaScript-библиотека explorercanvas Архивировано 11 февраля 2013 года., которая позволяла работать с Canvas в браузерах IE7 и IE8.

Canvas может усложнить задачу роботам по распознаванию Капчи. При использовании canvas с сервера загружается не картинка, а набор точек (или алгоритм прорисовки), по которым браузер прорисовывает картинку (капчу)^[4].

История

Впервые элемент canvas был представлен компанией Apple в движке WebKit для Mac OS X с целью последующего его использования в приложениях Dashboard и Safari^[1].

Ситуацию с отсутствием canvas в IE исправила компания Google, выпустившая собственное расширение, написанное на JavaScript, под названием ExplorerCanvas^[5].

На сегодняшний день canvas чаще используется для построения графиков, простой анимации и игр в браузерах^[6]. Группа WHATWG предлагает использовать canvas как стандарт для создания графики в новых поколениях веб-приложений^[7].

Организация Mozilla Foundation ведёт проект под названием Canvas 3D^[8], целью которого является добавить низкоуровневую поддержку графических ускорителей для отображения трёхмерных изображений через HTML-элемент canvas. Наряду с этим существуют библиотеки, реализующие работу с трёхмерными моделями, среди них three Архивная копия от 9 мая 2017 на Wayback Machine.

Поддержка

Возможности

canvas позволяет разместить на холсте: картинку, видео, текст. Залить всё это сплошным цветом, либо обвести контуры или даже добавить градиент^[9]. Добавление теней похожих на свойства css3 box-shadow и text-shadow. И, наконец, отрисовка фигур с помощью указания контрольных точек. Причём можно изменять как ширину линий, так и кисть рисовки линий, стиль соединений линий^[10].

Особенности

• Изменение высоты или ширины холста сотрет всё его содержимое и все настройки, проще говоря он создастся заново^[11];
• Начало отсчёта (точка 0,0) находится в левом верхнем углу^[12]. Но её можно сдвигать^[13];
• 3D-контекста нет, есть отдельные разработки, но они не стандартизованы^[14];
• Цвет текста можно указывать аналогично CSS, впрочем, как и размер шрифта.

Примеры или паттерны оптимизации

В случае, если вам нет необходимости перерисовывать холст, но нужно производить манипуляции с ним, то вы можете «сфотографировать» весь холст и сохранить в переменную. И работать уже с этим рисунком, не заставляя канвас отрисовываться после каждой манипуляции.

Если обновляться должно не всё изображение, а только его часть, то вы можете стирать определенную зону на холсте и рисовать её заново.

Браузеры могут оптимизировать анимации, идущие одновременно, уменьшив число reflow и repaint до одного, что в свою очередь приведёт к повышению точности анимации. Например анимации на JavaScript, синхронизированные с CSS transitions или SVG SMIL. Плюс ко всему если выполняется анимация в табе, который невидим, браузеры не будут продолжать перерисовку, что приведёт к меньшему использованию CPU, GPU, памяти и как следствие снизит расход батареи в мобильных устройствах^[15]. Для этого используйте requestAnimationFrame.

Все текущие браузеры имеют фильтр размытия изображения при его увеличении. Его стоит использовать, если вы часто попиксельно обрабатываете картинку. Путём уменьшения картинки, например, в два раза и последующего аппаратного увеличения её с помощью фильтра^[16].

Если игра позволяет отдельно обрабатывать фон и элементы игры, то имеет смысл сделать два холста друг над другом^[17].

Для очистки канвы лучшим средством будет использование clearRect^[17], однако, если очищать только необходимые участки, то скорость возрастет ещё больше.

Критика

• Чрезмерно нагружает процессор и оперативную память;
• Из-за ограничения сборщика мусора нет возможности очистить память;
• Необходимо самому обрабатывать события с объектами^[18];
• Плохая производительность при высоком разрешении^[18];
• Приходится отрисовывать отдельно каждый элемент^[18].
• Возможность создания на страницах специальных «маячков», т. н. Canvas Fingerprinting, для отслеживания пользователей в сети.

Преимущества

• В отличие от SVG гораздо удобнее иметь дело с большим числом элементов;
• Имеет аппаратное ускорение^[16][19];
• Можно манипулировать каждым пикселем^[18];
• Можно применять фильтры обработки изображений^[18];
• Есть много библиотек^[18].

Использование

Использование и операции с элементом возможны только через JavaScript.

<!doctype html>
<html lang="ru">
  <head>
    <title>canvas</title>
    <script src="example.js"></script>
  </head>
  <body>
    <canvas id="canvas">Этот элемент не поддерживается</canvas>
  </body>
</html>

Файл example.js

  var canvas  = document.getElementById('canvas'),
      context = canvas.getContext('2d');
function onLoadHandler() {
  /*
    Далее какие-либо действия над холстом
  */
}
window.onload = onLoadHandler;

Примеры

<html lang="ru">
  <head>
    <title>circle</title>
  </head>
  <body>
    <canvas id="example">Обновите браузер</canvas>
    <script>
      var canvas  = document.getElementById('example'),
          context = canvas.getContext('2d');
      function drawCircle(x, y, r) {
        context.arc(x, y, r, 0, 2 * Math.PI, false);
      }
      context.beginPath();
      drawCircle(150, 75, 50);
      context.lineWidth   = 15;
      context.strokeStyle = '#0f0';
      context.stroke();
    </script>
  </body>
</html>

<html> 
  <head>
    <title>Дерево Пифагора</title>
    <script type="text/javascript">
      // функция рисует под углом angle линию из указанной точки длиной ln
      function drawLine(x, y, ln, angle) {
        context.moveTo(x, y);
        context.lineTo(Math.round(x + ln * Math.cos(angle)), Math.round(y - ln * Math.sin(angle)));
      }
      // Функция рисует дерево
      function drawTree(x, y, ln, minLn, angle) {
        if (ln > minLn) {
          ln = ln * 0.75;
          drawLine(x, y, ln, angle);
          x = Math.round(x + ln * Math.cos(angle));
          y = Math.round(y - ln * Math.sin(angle));
          drawTree(x, y, ln, minLn, angle + Math.PI / 4);
          drawTree(x, y, ln, minLn, angle - Math.PI / 6);
          // если поставить угол Math.PI/4 , то выйдет классическое дерево
        }
      }
      // Инициализация переменных
      function init() {
        var canvas  = document.getElementById("tree"),
            x       = 100 + (canvas.width / 2),
            y       = 170 + canvas.height,  // положении ствола
            ln      = 120,                  // начальная длина линии
            minLn   = 5;                    // минимальная длина линии
        canvas.width  = 480; // Ширина холста
        canvas.height = 320; // высота холста 
        context             = canvas.getContext('2d');
        context.fillStyle   = '#ddf'; // цвет фона
        context.strokeStyle = '#020'; //цвет линий
        context.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
        context.lineWidth = 2; // ширина линий
        context.beginPath();
        drawTree(x, y, ln, minLn, Math.PI / 2);
        context.stroke();
      }
 
      window.onload = init;
    </script>
  </head>
  <body>
    <canvas id="tree"></canvas>
  </body> 
</html>

Библиотеки

• libCanvas — лёгкий, но тем не менее функциональный фреймворк canvas
• Processing.js — порт языка визуализации Processing
• EaselJS — библиотека с API похожим на Flash
• PlotKit — библиотека для создания чартов и графики
• Rekapi — API Canvas для создания анимации на кейфреймах
• PhiloGL — фреймворк WebGL для визуализации данных, разработки игр и креативного кодирования.
• JavaScript InfoVis Toolkit — создаёт интерактивную 2D Canvas визуализацию данных для Web.
• Frame-Engine — фреймворк для разработки приложений и игр.

См. также

• HTML5
• JavaScript

Примечания

Ссылки

Примеры работы

• 3D Walker  (неопр.). Дата обращения: 14 октября 2013. Архивировано 27 сентября 2013 года.
• Racing 3D  (неопр.). Дата обращения: 14 октября 2013. Архивировано 14 февраля 2009 года.
• Интерактивная игра  (неопр.). Дата обращения: 14 октября 2013. Архивировано 5 октября 2013 года.
• Карта московского метро  (неопр.). Дата обращения: 14 февраля 2022. Архивировано 14 февраля 2022 года.
• Карта звёздного неба  (неопр.). Дата обращения: 2 ноября 2013. Архивировано из оригинала 5 августа 2014 года.
• Строительные калькуляторы с чертежами.

Для ознакомления

• <canvas> — справочник по HTML. Дата обращения: 30 августа 2023.

• HTML5 Canvas  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 31 октября 2013 года.
• MDN  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 6 ноября 2013 года.
• Living Standard  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 27 апреля 2009 года.
• Спецификация Canvas 2D Context, перевод на русский  (неопр.). Дата обращения: 28 мая 2016. Архивировано 17 июня 2016 года.
• Android canvas  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 2 ноября 2013 года.
• Оптимизация работы элемента canvas в HTML5  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 4 ноября 2013 года.
• diveintohtml5  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 29 октября 2013 года.
• Основы canvas  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 4 ноября 2013 года.
• HTML5 fundamentals, Part 4: The final touch  (неопр.). Дата обращения: 31 октября 2013. Архивировано 3 ноября 2013 года.