HTML Canvas：圆形（行星）的内部阴影

Posted 2023-03-23

【中文标题】HTML Canvas：圆形（行星）的内部阴影

【英文标题】：HTML Canvas: inner shadow for circle shapes (planets)

【发布时间】：2017-07-28 03:32:21

【问题描述】：

我的目的是在圆形形状内绘制半圆形内部阴影，代表行星围绕恒星移动（这是我正在开展的教育计划的一部分）。

经过多次尝试，这对我来说几乎是有效的：

画一个圆形（行星），然后在上面画一个包含实际阴影的大圆圈。

2. 使用组合选项“ctx.globalCompositeOperation='source-atop';”要绘制更大的圆圈，它只会绘制与现有内容重叠的部分：

但问题是 any 行星会与 any 阴影圈重叠，因此，如您所见，当行星与较大的阴影重叠时，它会完全变暗。

有没有办法让它绘制特定内容（形状）的重叠区域？

或者，您知道更好的方法吗？请记住，我必须以从行星到光源的特定角度绘制阴影。

提前致谢！

【参考方案1】：

预渲染阴影。

太阳系阴影的酷解决方案。

有些设备不喜欢渲染阴影，渲染期间的所有遮罩操作都会影响您可能添加的任何其他 FX。

制作阴影的一种方法是在开始时为每个行星渲染一个阴影。掩盖它，使其完美地适应地球。在动画过程中，只需绘制行星，然后旋转阴影图像使其面向太阳并调用 drawImage 即可获得与您相同的效果，而且速度要快很多倍。

示例

函数createShadow 为行星创建自定义阴影图像并将其作为planet.shadow 添加到行星对象。 drawPlanet 函数首先绘制行星，然后使用普通的source-over 合成在其上绘制阴影。

    var canvas = document.createElement("canvas");
    canvas.width = canvas.height = 1024;
    var ctx = canvas.getContext("2d");
    document.body.appendChild(canvas);
    
    const shadowImageSafeEdge = 2; // pixel safe border around shadow image
    const shadowBlur = 0.8; // fraction of planet radius
    var sun = 
        x : canvas.width /2,
        y : canvas.height / 2,
        radius : 80,
        color : "yellow",
    
    var sunGrad = ctx.createRadialGradient(0, 0, sun.radius/4, 0, 0, sun.radius);
    sunGrad.addColorStop(0,"#FF7");
    sunGrad.addColorStop(0.6,"#FF4");
    sunGrad.addColorStop(0.8,"#FF0");
    sunGrad.addColorStop(1,"#DC0");
    sun.color = sunGrad;

    function rInt(min,max)
        return Math.floor((max-min) * Math.random() + min);
    
    function randCol(hue)
        var col = "hsl(";
        col += Math.floor(hue + rInt(-30,30) + 360) % 360;
        col += ",";
        col += Math.floor(80 + rInt(-20,20) + 100) % 100;
        col += "%,";
        col += Math.floor(50 + rInt(-10,10) + 100) % 100;
        col += "%)";
        return col;
    
    // creates a planet at orbit distance from sun    
    function createPlanet(orbit)
        var planet = 
            radius : Math.random() * 20 + 5,
            orbitDist : orbit,  // dist from sun
            orbitPos : Math.random() * Math.PI * 2,
            shadow : null,
        
        planet.color = randCol(rInt(280, 360));
        planet.shadow = createShadow(planet);
        return planet;        
    
    // creates a shadow image that fits the planet
    function createShadow(planet)    
        var r = planet.radius;
        var s = shadowImageSafeEdge;
        var planetShadow = document.createElement("canvas");
        planetShadow.width = planetShadow.height = r * s + s * 2; // a little room to stop hard edge if zooming
        var ctx = planetShadow.ctx = planetShadow.getContext("2d");
        ctx.shadowBlur = r * shadowBlur  ;
        ctx.shadowOffsetX = ctx.shadowOffsetY = 0;
        ctx.lineWidth = r * 2 - r * (1 - shadowBlur / 2);
        ctx.strokeStyle = ctx.shadowColor = "rgba(0,0,0,1)";
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(-planet.orbitDist - r,r + s, planet.orbitDist + r * 2 + r * (shadowBlur /0.85) + s, 0, Math.PI * 2);
        ctx.stroke();
        ctx.stroke();
        ctx.stroke();
        ctx.shadowColor = "rgba(0,0,0,0)";
        ctx.globalCompositeOperation = "destination-in";
        ctx.beginPath();
        ctx.arc(r + s, r + s, r, 0, Math.PI * 2);  // sun will be along x axis
        ctx.fill();
        ctx.globalCompositeOperation = "source-over";
        return planetShadow;
    

    // draws the planet and the shadow
    function drawPlanet(planet)
         var xdx = Math.cos(planet.orbitPos); 
         var xdy = Math.sin(planet.orbitPos);
         var x = xdx * planet.orbitDist + sun.x;
         var y = xdy * planet.orbitDist + sun.y;
         ctx.setTransform(1,0,0,1,x,y);
         ctx.fillStyle = planet.color;
         ctx.beginPath();
         ctx.arc(0,0,planet.radius,0,Math.PI * 2);
         ctx.fill();

         // set transform so that shadow faces away from the sun
         ctx.globalAlpha = 0.8;
         ctx.setTransform(xdx,xdy,-xdy,xdx,x,y);
         ctx.drawImage(planet.shadow,-planet.radius - 2,-planet.radius - 2);
         ctx.globalAlpha =1;
     
     // let you guess what this function does
     function drawSun()
         ctx.fillStyle = sun.color;
         ctx.setTransform(1,0,0,1,sun.x,sun.y);
         ctx.beginPath();
         ctx.arc(0,0,sun.radius,0,Math.PI * 2);
         ctx.fill();
     
     // array of planets and create them
     var planets = [];
     (function()
        var i = 10;
        while(i-- >1)
            planets.push(
                createPlanet(
                   rInt( 60 + i * 40,i * 40 + 100)
                )
            );
          
     ());
     // gradient for background
     var backGrad = ctx.createRadialGradient(512, 512, sun.radius, 512, 512, Math.sqrt(512 * 512 * 2));
     backGrad.addColorStop(0,"#B9E");
     backGrad.addColorStop(0.025,"#96A");
     backGrad.addColorStop(1,"#624");

     // main render loop
     function render(time)
         ctx.setTransform(1,0,0,1,0,0); // reset transform
         ctx.fillStyle = backGrad;   
         ctx.fillRect(0,0,1024,1024);  // clear
         drawSun();  
         for(var i = 0; i < planets.length; i++) // draw all planets
             planets[i].orbitPos += Math.sqrt(10 / Math.pow(planets[i].orbitDist, 2));
             drawPlanet(planets[i]);
         
         requestAnimationFrame(render);
     
     requestAnimationFrame(render);

【讨论】：

这是一个很好的解决方案，我会尝试将此方法适应我的代码，谢谢！

【参考方案2】：

在像这样在行星上绘制“阴影”之前尝试调用clip 方法（和相关代码）。

const ctx = canvas.getContext("2d");

//draw planet
ctx.beginPath();
ctx.arc(100, 100, 80, 0, Math.PI*2);
ctx.fillStyle = "aqua";
ctx.fill();
//save non-clipped state.
ctx.save();
//clip range by planet area.
ctx.clip();
//draw shadow
ctx.beginPath();
ctx.arc(200, 200, 200, 0, Math.PI*2);
ctx.lineWidth = 100;
ctx.stroke();
//dispose clip range.
ctx.restore();

<canvas id="canvas" width="200" height="200"></canvas>

【参考方案3】：

我会使用几个画布。我会维护一个“主”画布并将单个元素绘制到其他画布，然后将它们混合到主画布中。

这个问题有关于将一个画布混合到另一个画布的信息：Combining two or more Canvas elements with some sort of blending