Canvas 画时钟

前言

不管学习什么,不动手去做,永远不能熟练掌握。学习了 canvas API,会觉得只要按照直线、圆等画法去画,canvas 太简单了。可是,当你真正去画的时候,会遇到许多的问题。

下面介绍的是 canvas 时钟,主要是与大家分享我的学习过程。

不懂 canvas 的同学,请先学习:Canvas 画布

一、相关几何知识

钟面是一个圆,主要包含每个小时数字、以及刻度,它们的位置坐标应该如何计算呢?

从上图很容易得到:

  • x = r * cos(角度)
  • y = r * sin(角度)

由于 Math 对象里面的 sin()cos() 方法使用的是弧度,所以需要进行转换

但是,在这次的使用中,实际上并没有用到,因为钟面刻度等都是等比例划分的,只要将 2 PI 除以刻度数等就可以得到相应弧度。

时针、分针、秒针,都是直线通过旋转一定的角度得到

二、画钟面函数

使用 canvas 画布,首先都应该先获取它的绘图上下文环境。

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var canvas = document.getElementById('clock');
var cxt = canvas.getContext('2d');
var width = canvas.width;
var height = canvas.height;
var r = width / 2;

获取了 canvas 元素的宽高,同时定义半径 r 为最大的半径,即宽度的一半。

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function drawBg() {
//重置原点
cxt.save();
cxt.translate(r,r);

// 画时钟外圈
cxt.beginPath();
cxt.arc(0, 0, r - 5, 0, 2*Math.PI, true);
cxt.lineWidth = 8;
cxt.stroke();

//画小时数
var hour = [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 1, 2];

hour.forEach(function(num,i){
var rad = 2 * Math.PI / 12 * i;
var x = Math.cos(rad) * (r - 30);
var y = Math.sin(rad) * (r - 30);
cxt.font = "18px sans-serif"
cxt.textAlign = "center";
cxt.textBaseline = "middle";
cxt.fillText(num, x, y);
});

// 画刻度
for (var i = 0; i < 60; i++) {
var rad = 2 * Math.PI / 60 * i;
var x = Math.cos(rad) * (r - 18);
var y = Math.sin(rad) * (r - 18);

cxt.beginPath();
if(i%5 == 0){
cxt.fillStyle = "#000";
cxt.arc(x, y, 2, 0, 2*Math.PI, true);
}
else {
cxt.fillStyle = "#bbb";
cxt.arc(x, y, 2, 0, 2*Math.PI, true);
}
cxt.fill();
}
}

重点

  • cxt.save() 这里保存了原来的原点位置,是为了在清除 canvas 的时候方便调用 cxt.clearRect() 方法

  • cxt.translate(r,r),将原点放置在 (r,r)位置,因为所有的刻度数等都是围绕同心圆来进行的,原点放置在圆心上,是为了方便计算位置坐标。注意,使用了这个方法,后面的绘图都会基于这个原点绘制

  • 注意每画一个图形,都应该保持开启一条新的路径,避免画笔等的重复

  • 小时数字从 3 画起,并按顺时针画,是因为 canvas 的坐标系,向右为 x 正轴,向下为 y 正轴,为避免 sin()cos() 的正负值与 xy的正负值不对应。

  • cxt.textAlign = "center"cxt.textBaseline = "middle",这是文本的对齐方法,不设置将会导致小时数字的偏移

三、画时针

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// 画时针
function drawHour(hour, minute) {
cxt.save();
var rad = 2 * Math.PI / 12 * hour + 2 * Math.PI / 12 * minute / 60;
cxt.beginPath();
cxt.rotate(rad);
cxt.moveTo(0, 15);
cxt.lineTo(0, -r/2);
cxt.lineWidth = 5;
cxt.lineCap = "round";
cxt.stroke();
cxt.restore();
}

重点

  • 由于每次都旋转都会影响后面的绘图,所以要在这里保存绘图环境,在绘制时针结束后,重置回到原来的绘图环境

  • 千万不要忘记,时针的旋转要受到分钟数的影响

四、画分针、秒针、中心点函数

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// 画分针
function drawMinute(minute) {
cxt.save();
var rad = 2 * Math.PI / 60 * minute;
cxt.beginPath();
cxt.rotate(rad);
cxt.moveTo(0, 18);
cxt.lineTo(0, -r + 40);
cxt.lineWidth = 3;
cxt.lineCap = "round";
cxt.stroke();
cxt.restore();
}
// 画秒针
function drawSecond(second) {
cxt.save();
var rad = 2 * Math.PI / 60 * second;
cxt.beginPath();
cxt.rotate(rad);
cxt.moveTo(0, 25);
cxt.lineTo(2, 25);
cxt.lineTo(-2, 25);
cxt.lineTo(-1, -r + 25);
cxt.lineTo(1, -r + 25);
cxt.lineTo(2, 25);
cxt.lineWidth = 1;
cxt.fillStyle = "#f00";
cxt.fill();
cxt.restore();
}
// 画中心点
function drawDot() {
cxt.beginPath();
cxt.arc(0, 0, 4, 0, 2*Math.PI,true);
cxt.fillStyle = "#fff";
cxt.fill();
}

重点

  • 保存绘图环境,同上面的时针

五、绘制真实时间

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// 绘制真实时间
function draw() {
cxt.clearRect(0, 0, width, height);
var now = new Date();
var hour = now.getHours();
var minute = now.getMinutes();
var second = now.getSeconds();
drawBg();
drawHour(hour,minute);
drawMinute(minute);
drawSecond(second);
drawDot();
cxt.restore();
}

draw();
setInterval(function(){
draw();
},1000);

重点

  • cxt.restore() 这里重置的是画钟面的时候保存的绘图环境,目的是将原点重置回默认,才能使用清除矩形区域方法

  • cxt.clearRect(0, 0, width, height) 清除 canvas 区域,然后进行重新绘制。因为每次画的时针、分针等,都会保留,所以要清空

  • 调用 setInterval() 方法之前,应该调用一次绘制,否则会出现延迟一秒的展现

六、优化

现在的时针是基于 200px 的正方形绘制的。那么,如果将宽高变大,会出现什么情况?
600px:

时针会变丑,大小不成比例,也就是失真。

那么怎样才能不失真呢?

由于时钟是一个正方形区域,是一个圆的体现,那么所有有关大小只需要与半径或者宽度成比例,就可以实现。

我们先来计算它们的比例关系:

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200 / width = 13 / length

也就是说,如果在 200px 的宽度下,表现为 13px 的大小,那么在 width 下,应该表现为 length 大小。

即:length = 13 * width/200
可得比例关系就是:width/200

定义一个比例:

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var rem = width / 200;

只要在后面的各个函数中,有关联的大小乘以这个比例关系,就可以实现,不管多大宽度的时钟,都能完美的展现。

生命的意义不仅是活着,而是我们给别人的生命带来了何种不同。

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