本文简介

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在学习 Canvas 的路上大概率会了解到 滤镜 ，这是个很有趣的东西。

用 Canvas 开发滤镜需要对几何数学、颜色的理解等领域都有一定基础。

但先别关掉文章，没基础也没关系，不是还可以复制粘贴吗？（像极了正则表达式）

我在学习的过程中也尝试过写一些简单的滤镜，也收集过很多滤镜。但由于历史有点久远了，我找不到收集回来的滤镜出处了。如果有冒犯到原作者，请联系我进行整改~

如果你对 Canvas 感兴趣，可以关注《一看就懂的 Canvas 专栏》

本文使用到的猫咪图片素材来自 The Cat API。

如果想要更多猫猫狗狗的API，可以查看 《前端需要的免费在线api接口》 。

开发环境

本文所列出的例子都是在 .html 文件里编写的，可以直接看看代码仓库。

需要注意的是，本例使用到的方法虽然是 Canvas 原生操作像素的方法，但必须有个服务器才能运行起来，不然不会生效。

可以搭建本地服务器运行本文案例，方法有很多种。

比如你使用 Vue 或者 React 的脚手架搭建的项目，运行后就能跑起本文所有案例。

又或者使用 http-server 启动本地服务。

本文使用一个更简单的工具。我用 VS Code 开发，安装了 Live Server 插件，它可以启动一个本地服务，同时自带热更新功能。

开发环境方面就讲这么多，不是本文重点。如果是在不懂怎么搭建环境可以在留言区提问~

滤镜原理

众所周知，位图是由像素组成，像素是位图最小的信息单元。 你可以把日常看到大多数图片理解成由一个个点组成的图像。

滤镜的作用是通过具体规则，将图像中的像素点按照计算得出的公式修改一遍再重新渲染出来。

比如这样，将左侧的黑猫照片反色，原本白色的像素变成黑色，原本是黑色的像素变成白色。 而这就是具体规则。

滤镜就是操作像素点，在 Canvas 里有3个常用的 API 可以完成像素点的操作。

它们分别是：

• getImageData()
• putImageData()
• createImageData()

getImageData()

getImageData() 方法可以获取图片的数据。比如组成图片的像素集、图片的宽高等信息。

语法：

context.getImageData(x, y, width, height)

• x: 开始复制的左上角位置的 x 坐标。
• y: 开始复制的左上角位置的 y 坐标。
• width: 将要复制的矩形区域的宽度。
• height: 将要复制的矩形区域的高度。

举个例子，我使用这张猫图，在 Canvas 中渲染出来。然后使用 getImageData() 方法获取该图片的数据（为了展示方便，我在开发中使用的猫图是压缩过尺寸的）。

打印出来的信息可以点开大图看看

• data: 图片像素数据集，以数组的形式存放，这是本文要讲的重点，需要关注！
• colorSpace: 图片使用的色彩标准，这个属性在 Chrome 里有打印出来，Firefox 里没打印。不重要~
• height: 图片高度
• width: 图片宽度

通过 getImageData() 获取到的信息中，需要重点关注的是 data ，它是一个一维数组，仔细观察发现里面的值没一个是大于255的，也不会小于0。

其实 data 属性里记录了图片每个像素的 rgba 值分别是多少。

• r 代表红色
• g 代表绿色
• b 代表蓝色
• a 透明度

这个和 CSS 里的 rgba 是同一个意思。

data 里，4个元素记录1个像素的信息。也就是说，1个像素是由 r、g、b、a 4个元素组成。而且每个元素的取值范围是 0 - 255 的整数。

data: [r1, g1, b1, a1, r2, g2, b2, a2, ......]

如果一张图只有10个像素，通过 getImageData() 获取到的 data 信息中就有40个元素。

所以说，在 Canvas 中开发滤镜就是操作像素，也就是操作 data 里的数据。比如想把图片的透明度设为 50%，只需要遍历一遍 data ，把 下标 + 1 能被4整除的元素的值改成 128 ，然后通过 putImageData() 方法将图片数据输出到画布上就行了。

putImageData()

putImageData() 可以将 ImageData 对象的数据（图片像素数据）绘制到画布上。

语法：

putImageData(imageData, x, y)

// 或者
context.putImageData(imgData,x,y,dirtyX,dirtyY,dirtyWidth,dirtyHeight)

• imageData: 规定要放回画布的 ImageData 对象
• x: ImageData 对象左上角的 x 坐标，以像素计
• y: ImageData 对象左上角的 y 坐标，以像素计
• dirtyX: 可选。水平值（x），以像素计，在画布上放置图像的位置
• dirtyY: 可选。水平值（y），以像素计，在画布上放置图像的位置
• dirtyWidth: 可选。在画布上绘制图像所使用的宽度
• dirtyHeight: 可选。在画布上绘制图像所使用的高度

比如，我要将图片复制到另一个位置

putImageData() 通常会和 getImageData() 一起配合使用。

createImageData()

createImageData() 方法创建新的空白 ImageData 对象

语法：

// 以指定的尺寸（以像素计）创建新的 ImageData 对象
context.createImageData(width, height)

// 或者
// 创建与指定的另一个 ImageData 对象尺寸相同的新 ImageData 对象（不会复制图像数据）
context.createImageData(imageData)

上面几个 API 只是看语法和介绍可能还不是很明了，直接看案例会学得比较快。

先从最简单的开始~

反色

一个像素由 rgba 4个元素组成，在反色效果中，不需要修改 a ，因为它负责不透明度。

而 rgb 如果都是 255 ，就是白色，如果都是 0 就是黑色。

反色的原理就是用 255 减去原来的值。也就是说红、绿、蓝各自取反。

比如 rgb(10, 200, 100) ，那么反色就是 rgb(245, 55, 155)。

上面只操作 data[i + 0]、 data[i + 1] 和 data[i + 2]，就是每个像素的 rgb ，并没有操作透明通道。

所以反色之后，不透明度和原本是一样的。

当把所有像素都操作完成后，再使用 putImageData() 方法把数据渲染到指定位置上。

灰度

使用 加权平均值 的方式可以计算出一个好看的灰度照片。

黑白

将每个像素的 rgb 都相加起来，再除以 3 。判断一下是否大于 128 ，如果大于的话，直接取白色（255）；小于的话就取黑色（0）。

因为每个通道的取值范围是 0 ~ 255，取中间值来判断，就使用了 128 做判断值。

亮度调节

如果需要调亮，就把 rgb 每个值往上调；如果要调暗，就往下调。

调亮

调暗

调节RGB通道

其实和上一例差不多，先设置一个调节参数。如果只是想调红通道，那就让红通道和这个参数相加或者相减。

调节透明度

有了前面的例子，现在要调节图像透明度那实在太简单了。

只需把 a 通道的值减去一个调节参数即可。

RGB蒙版

蒙版的逻辑和前面的 调节RGB通道 有点像。

这里使用的公式是，如果要做红色蒙版，首先求 rgb 3个通道的平均值，将平均值赋给红通道（r），最后将绿和蓝通道设置为0。

老照片滤镜

老照片效果是有点偏黄的黑白灰照片，红 + 绿 = 黄。

通过调节，我得出以下代码

模糊

让图片模糊的方法是，当前像素的值，取决于周围8个像素的平均值（某些情况没有8个那么多，比如像素在图像的边缘）。将平均值赋给当前正在操作的像素，就可以得到一个和周边像素比较接近的过渡颜色。

其原理比较复杂，我打算开多一篇文章讲解~

马赛克

马赛克的原理是：先定义一个马赛克范围参数，该参数越大，马赛克的格子就越大。通过该参数去到当前正在操作的像素的四周像素，并将这些像素的颜色值求出一个平均值，然后该像素四周的像素都使用求出来的颜色值。

其原理也是比较复杂，不是一两百字能表达完。我同样打算写多一篇文章讲解~

总结

开发 Canvas 滤镜其实就是定义好滤镜规则，再推算出算法去操作像素。

上面的例子中，模糊和马赛克的嵌套循环是比较多的。如果图片较大时可能会出现卡机的情况。

要解决这个问题可以优化算法减少遍历，又或者将图像处理的任务交给工作线程来做。

优化算法减少遍历，对我来说是有点难度的，所以我选择使用工作线程来处理图像，之后的文章会讲到~

代码仓库

?Canvas 滤镜

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