HTML5边玩边学（3）像素和颜色

时间：2016-02-28

一、理解颜色

我们在电脑屏幕上可以看到色彩斑斓的图像，其实这些图像都是由一个个像素点组成的。那么像素是什么？颜色又是什么呢？（如果您提出这两个问题，您一定是个热爱思考的人）一个像素其实对应着内存中的一组连续的二进制位，由于是二进制位，每个位上的取值当然只能是 0 或者 1 了！这样，这组连续的二进制位就可以由 0 ，1 排列组合出很多种情况，而每一种排列组合就决定了这个像素的一种颜色。先看看下面这幅图

我们可以看到这幅图描述了六个像素点，一共由24个小方框组成。

注意：图中的一个小方框代表一个字节，即8个二进制位。

因此，每个像素点由四个字节组成。图中也分别标出了这四个字节代表的含义：

第一个字节决定像素的红色值

第二个字节决定像素的绿色值

第三个字节决定像素的蓝色值

第四个字节决定像素的透明度值

每一种分颜色值的大小是从 0 到 255（提问：为什么只能到255？），透明度的取值：0 代表完全透明，255代表完全不透明

这样，我们就可以用（255，0，0，255）来表示一个纯红色像素

在内存中，他是这样的一个32位的串： 11111111 00000000 00000000 11111111

二、操作像素

了解了颜色和像素的实质，我们就可以对图形进行更加复杂的处理。

可是，HTML5 目前还没有提供类似 setPixel 或者 getPixel 这样直接操作像素点的方法，但是我们也有办法

就是使用 ImageData 对象：

ImageData对象用来保存图像像素值，它有 width、height和 data 三个属性，其中 data 属性就是一个连续数组，图像的所有像素值其实是保存在 data 里面的。

data 属性保存像素值的方法和我们在前面图片中看到的一模一样：

imageData.data[index*4 +0]

imageData.data[index*4 +1]

imageData.data[index*4 +2]

imageData.data[index*4 +3]

上面取出了 data 数组中连续相邻的四个值，这四个值分别代表了图像中第 index+1 个像素的红色、绿色、蓝色和透明度值的大小。

注意：index 从0 开始，图像中总共有 width * height 个像素，数组中总共保存了 width * height * 4 个数值

上下文对象 Context 有三个方法用来创建、读取和设置 ImageData 对象，他们分别是

createImageData(width, height)：在内存中创建一个指定大小的 ImageData 对象（即像素数组），对象中的像素点都是黑色透明的，即rgba(0,0,0,0)

getImageData(x, y, width, height)：返回一个 ImageData 对象，这个 IamgeData 对象中包含了指定区域的像素数组

putImageData(data, x, y)：将 ImageData 对象绘制到屏幕的指定区域上

三、一个简单的图像处理例子

上面说了这么多，我们用了解的知识来玩玩图像编程，或许有一天我们就要在 Chrome 中玩 PhotoShop 了。

程序大概是这个样子的：

1、将一幅图片绘制到一个 canvas 元素上，为了不引发安全错误(Security_ERR:DOM EXCEPTION 18)，我用的是我博客顶部的横幅背景图片。你要运行这个例子，可能需要改成自己的图片

2、有四个滑动条，分别代表 GRBA 四个分量

3、拖动滑动条，图像中对应的颜色分量就会增加或者减少

4、如果图像变成透明，就会显示 canvas 元素的背景，我把这个背景设置成了我的头像，呵呵。

思路：其实就是用 getImageData 方法，将你想改变的那一块区域的像素数组取出来，然后根据你拖动的滑动条和滑动条的数值，来更改那一块区域里所有像素对应颜色分量的值。处理完毕后再用 putImageData 方法绘制到画布上，就是这么简单。

下面是代码：

简单的图像处理

代码如下:

<canvas id="test1" width="507" height="348" style="background-image:url(http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/myqiao/262115/r_2204793492575248335.jpg)">你的浏览器不支持 <canvas>标签，请使用 Chrome 浏览器或者 FireFox 浏览器</canvas>
红色：<input type="range" min="1" max="100" onchange="colorChange(event,0)"/>
绿色：<input type="range" min="1" max="100" onchange="colorChange(event,1)"/>
蓝色：<input type="range" min="1" max="100" onchange="colorChange(event,2)"/>
透明：<input type="range" min="1" max="100" onchange="colorChange(event,3)"/>
<script type="text/javascript">
//获取上下文对象
var canvas = document.getElementById("test1");
var ctx = canvas.getContext("2d");
//画布的宽度和长度
var width = parseInt(canvas.getAttribute("width"));
var height = parseInt(canvas.getAttribute("height"));
//装入图像
var image = new Image();
image.onload =imageLoaded;
//顶部背景图片
image.src = "/skins/Valentine/images/banner2.gif";
//用来保存像素数组的变量
var imageData=null;
function imageLoaded() {
// 将图片画到画布上
ctx.drawImage(image, 0, 0);
//取图像的像素数组
imageData = ctx.getImageData(0, 0, width, height);
}
function colorChange(event,offset){
imageLoaded();
for (var y = 0; y < imageData.height; y++) {
for (x = 0;x < imageData.width; x++) {
//index 为当前要处理的像素编号
var index = y * imageData.width + x;
//一个像素占四个字节，即 p 为当前指针的位置
var p = index * 4;
//改变当前像素 offset 颜色分量的数值，offset 取值为0-3
var color = imageData.data[p + offset] * event.target.value / 50;
// 颜色值限定在[0..255]
color = Math.min(255, color);
//将改变后的颜色值存回数组
imageData.data[p + offset]=color
}
}
//输出到屏幕
ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
}
</script>

演示效果:

<p><canvas style="background-image: url(http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/myqiao/262115/r_2204793492575248335.jpg)" id="test1" height="230" width="295">你的浏览器不支持 &lt;canvas&gt;标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器</canvas> </p>
<p>红色：<input onchange="colorChange(event,0)" type="range" max="100" min="1"> </p>
<p>绿色：<input onchange="colorChange(event,1)" type="range" max="100" min="1"> </p>
<p>蓝色：<input onchange="colorChange(event,2)" type="range" max="100" min="1"> </p>
<p>透明：<input onchange="colorChange(event,3)" type="range" max="100" min="1"> 
<script type="text/javascript">
    //获取上下文对象
    var canvas = document.getElementById("test1");
    var ctx = canvas.getContext("2d");
    //画布的宽度和长度
    var width = parseInt(canvas.getAttribute("width"));
    var height = parseInt(canvas.getAttribute("height"));
    //装入图像
    var image = new Image();
    image.onload =imageLoaded;
    image.src = "/skins/Valentine/images/banner2.gif";
    //用来保存像素数组的变量
    var imageData=null;
    function imageLoaded() {
        // 将图片画到画布上
        ctx.drawImage(image, 0, 0);
        //为了提高速度，只获取图像中一部分区域的像素数组
        imageData = ctx.getImageData(0, 0, width, height);
    }
    function colorChange(event,offset){
        imageLoaded();
        for (var y = 0; y < imageData.height; y++) {
            for (x = 0;x < imageData.width; x++) {
                //index 为当前要处理的像素编号
                var index = y * imageData.width + x;
                //一个像素占四个字节，即 p 为当前指针的位置
                var p = index * 4;
                //改变当前像素 offset 颜色分量的数值，offset 取值为0-3
                var color = imageData.data[p + offset] * event.target.value / 50; 
                // 颜色值限定在[0..255]
                color = Math.min(255, color); 
                //将改变后的颜色值存回数组
                imageData.data[p + offset]=color
            }
        }
        //输出到屏幕
        ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
    }
</script></p>

提示：您可以先修改部分代码再运行

四、绘制随机颜色的点

这个例子是在画布上随机选择一个点，然后再给他一个随机的颜色值，其实用到的方法和上面的例子大同小异，就是需求不同罢了。

下面是代码和程序实例：
随机颜色的点

代码如下:

<canvas id="test2" width="300" height="300" style=" background-color: black">你的浏览器不支持 <canvas>标签，请使用 Chrome 浏览器或者 FireFox 浏览器</canvas>
<input type="button" value="画随机点" onclick="interval=setInterval(randomPixel,1);" />
<input type="button" value="停止" onclick="clearInterval(interval);"/>
<input type="button" value="清除" onclick="clearCanvas();"/>
<script type="text/javascript">
//获取上下文对象
var canvas = document.getElementById("test2");
var ctx = canvas.getContext("2d");
//画布的宽度和长度
var width = parseInt(canvas.getAttribute("width"));
var height = parseInt(canvas.getAttribute("height"));
var imageData = ctx.createImageData(width, height);
function randomPixel(){
var x= parseInt(Math.random()*width);
var y= parseInt(Math.random()*height);
var index = y * width + x;
var p = index * 4;
imageData.data[p + 0] = parseInt(Math.random() * 256);
imageData.data[p + 1] = parseInt(Math.random() * 256);
imageData.data[p + 2] = parseInt(Math.random() * 256);
imageData.data[p + 3] =parseInt(Math.random() * 256);
ctx.putImageData(imageData,0,0);
}
function clearCanvas(){
ctx.clearRect(0,0,width,height);
imageData = ctx.createImageData(width, height);
}
</script>

演示效果:

<p><canvas style="background-color: black" id="test2" height="300" width="300">你的浏览器不支持 &lt;canvas&gt;标签，请使用 Chrome 浏览器 或者 FireFox 浏览器</canvas> </p>
<p><input onclick="interval=setInterval(randomPixel,1);" value="画随机点" type="button"> <input onclick="clearInterval(interval);" value="停止" type="button"> <input onclick="clearCanvas();" value="清除" type="button"> 
<script type="text/javascript">
        //获取上下文对象
        var canvas2 = document.getElementById("test2");
        var ctx2 = canvas2.getContext("2d");
        //画布的宽度和长度
        var width2 = parseInt(canvas2.getAttribute("width"));
        var height2 = parseInt(canvas2.getAttribute("height"));
        
        var imageData2 = ctx2.createImageData(width2, height2);
        function randomPixel(){
            var x= parseInt(Math.random()*width2);
            var y= parseInt(Math.random()*height2);
            var index = y * imageData2.width + x;
            var p = index * 4;
            imageData2.data[p + 0] = parseInt(Math.random() * 256);
            imageData2.data[p + 1] = parseInt(Math.random() * 256);
            imageData2.data[p + 2] = parseInt(Math.random() * 256);
            imageData2.data[p + 3] =parseInt(Math.random() * 256);
            ctx2.putImageData(imageData2,0,0);
        }
         function clearCanvas(){
            ctx2.clearRect(0,0,width2,height2);
            imageData2 = ctx2.createImageData(width2, height2);
        }
    </script></p>

提示：您可以先修改部分代码再运行

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