canvas 图片、文字模糊问题

注:[n]标识为遗留问题,在文章末尾遗留问题部分有详细解释说明。

之前做了一个在线给图片添加文本框的工具,大体思路是先把图片加载到一个 DOM 结构中,然后通过 html2canvas 导出到一个canvas,最后通过 canvas 自带的 toDataURL 方法导出成图片。

这个思路并不复杂,但是中间遇到几个小问题:

  1. 跨域图片的导出问题:你可以把图片绘制到 canvas 中,但是不能做任何有关导出数据的操作(比如 toDataURL ),因为 canvas 认为它自己是被污染(tainted)的。(当然本地上传的图片是不存在这个问题的)

    This protects users from having private data exposed by using images to pull information from remote web sites without permission.

    ——出自 canvas-todataurl-securityerror

    大概意思是说,这样可以保护用户隐私数据不被暴露。

  2. 在 retina 屏幕上canvas 的内容显示变模糊。

  3. 图片模糊就算了,为什么fillText输入的文字也会模糊?而且导出来会清晰一点(但是还是模糊)

解决过程:

  1. 第一个问题其实就是解决我们熟悉的跨域问题。这个工具的主要使用场景是在海外的 i8n 项目,图片一般放在海外的图片服务器上。我给图片添加 crossorigin:anonymous 不生效,所以决定换条路。

    既然传统的跨域用法是失败的,但是我们知道 <img>src 属性可以用 base64编码后的数据表示图片的内容,这样不会存在跨域问题。所以我想用 FileReader 转换图片格式。但是后来才发现 FileReader 同样不允许处理跨域资源…计划泡汤。

    然后发现这么个工具CORS Anywhere,是给你的请求头部加 CORS header 的。这样一来应该可以解决跨域问题。(未具体尝试)

  2. 这个问题才是今天想讲的主题。

    先把网上的解决方法贴出来:

    devicePixelRatio = window.devicePixelRatio || 1,
    backingStoreRatio = context.webkitBackingStorePixelRatio || 1,
    ratio = devicePixelRatio / backingStoreRatio;
    
    var w = $("#code").width();
    var h = $("#code").height();
    
    //要将 canvas 的宽高设置成容器宽高的 2 倍
    var canvas = document.createElement("canvas");
    canvas.width = w * ratio;
    canvas.height = h * ratio;
    canvas.style.width = w + "px";
    canvas.style.height = h + "px";
    var context = canvas.getContext("2d");
    //然后将画布缩放,将图像放大两倍画到画布上
    context.scale(ratio,ratio);
    

    上面的代码我们分两部分看,先忽略上面定义 ratio 值的部分,往下看。
    说明一下,canvas 的属性 width/height和样式表里指定的宽高不同,前者确定了这个画布的内容大小,而后者只是显示上的大小。所以上面代码就不难理解了,其实是把画布的内容高宽放大二倍,而样式上不变,视觉上就会变得精细很多,和二倍图的原理基本上是类似的。

    道理我都懂,但是代码开头那一大堆在算什么?

    按照上面的逻辑来说,我们只需要通过 devicePixelRatio 判断设备是不是 retina 屏幕(不严格地说)就可以了。为什么要算他和backingStoreRatio的比值,这又是个什么东西?

    我们在往 canvas 里画任何东西的时候,实际上浏览器都在把这些写到了一个后备存储空间里。浏览器在重新绘制到屏幕时候,数据就是来自这里。webkitBackingStorePixelRatio这个值告诉我们的是后备空间相对 canvas 本身容量的大小。

    现在我们知道了这个值的作用,它是如何控制展示的?

    1x1x1

    上图展示的是 dpr:bk === 1 的情况,就像没有出现 retina 屏幕这件事一样,导出和汇入两不相干。
    关键是两者值都为2的时候也是如此。所以即使是在 retina 屏幕上,也有可能不做多余的代码处理图片也可以很清楚。这也是为什么我们说计算 ratio 的值时我们要算二者的比值而不是单纯用 dpr。
    而且这两个更多时候确实没有任何关系,并不是 dpr 为2 bk 的值就也一定高。

    1x1x1

    dpr:bk === 2问题出现了。我们原样把图片放进来,canvas 因为 bk 值为1所以没有对图片做其他处理,再展示到页面上的时候就会模糊。这其实跟一般的图片在 retina 屏幕上模糊的原因相同。

    比如我们有一个长宽都为30px的图,放到 retina 屏幕上占有 30 csspx 的宽度,但是实际上填充他宽度的有60个物理像素。我们的图片只提供了30个已知的像素值,其余的30个只能靠浏览器根据周围的像素点去计算。所以会模糊。

  3. 下面来讨论为什么文字模糊的问题。
    刚开始看到文字模糊的时候觉得没什么难理解的,明显是和图片一个套路。但是细想觉得不对,图片是因为在 dpr 为2的情况下,图片内容宽和图片样式宽却是相等的所以模糊。但是文字在我打到页面上到画到 canvas 的过程中,实际像素数是足够的,为什么会模糊?

    在查了部分资料之后发现,在页面上字体的展示和在 Canvas 里 用fillText 去绘制文字是不一样的,后者其实是在 canvas 里「画」字,而这个画的结果的展示单元和上面图片是一样的,到现在为止我们可以把这个过程和图片展示想成相同的了。

    至于为什么下载后会清楚一些但是却不「那么清楚」,我们当做两个问题来解答。
    为什么会清楚一些?因为模糊实际上是浏览器渲染时候的行为,下载之后查看图片是没有这个像素估算的过程的。
    为什么却不那么清楚?详细的我不想讲了,具体的可以看这个回答

遗留问题:
[1]: 发送的 file 协议的请求到服务器端判断跨域的时候和 http 是一样的标准吗?我个人觉得其实应该是的,因为同源策略本身的目的就是出于安全,这一点和你客户端的协议其实是没关系的。

参考文章:

High DPI Canvas

设备像素,设备独立像素,CSS像素

Canvas text rendering (blurry)

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