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使用分层画布来优化HTML5渲染的教程,画布渲染

时间:2019-09-26 04:46来源:Web前端
运用分支优化 HTML5 画布渲染 2015/02/02 · HTML5 ·HTML5 最先的作品出处: IBMdeveloperworks    利用分层画布来优化HTML5渲染的教程,画布html5 这篇作品主要介绍了动用分层画布来优化HTML5渲染

运用分支优化 HTML5 画布渲染

2015/02/02 · HTML5 · HTML5

最先的作品出处: IBM developerworks   

利用分层画布来优化HTML5渲染的教程,画布html5

这篇作品主要介绍了动用分层画布来优化HTML5渲染的教程,来自于IBM官方网站开拓者技术文书档案,须要的仇人能够参谋下

简介

万般状态下,在玩 2D 游戏或渲染 HTML5 画布时,须要举行优化,以便利用多少个层来创设一个合成的场景。在 OpenGL 或 WebGL 等低档别渲染中,通过逐帧地清理和制图场景来执行渲染。实现渲染之后,须求优化游戏,以调整和收缩渲染的量,所需资金因境况而异。因为画布是贰个DOM 成分,它使您能够对四个画布进行分层,以此作为一种优化措施。
常用的缩写

  •     CSS: Cascading Style Sheets(级联样式表)
        DOM: Document Object Model(文书档案对象模型)
        HTML: HyperText 马克up Language(超文本标志语言)

正文将索求对画布举办分层的客体。掌握 DOM 设置,进而完毕分层的画布。使用分层举行优化内需各样实施。本文还将探究一些优化计谋的定义和工夫,它们扩充了分段方法。

你能够下载在本文中使用的事必躬亲的源代码。
选料优化攻略

慎选最好优化战略或者很难。在甄选分层的意况时,必要思量气象是何许构成的。大荧屏上固定物的渲染经常须求引用若干个零件,它们是拓宽研商的极佳候选人。视差或动画实体等功用往往供给多量的变型的荧屏空间。在追究您的一流优化计策时,最棒注意那些情形。即便画布的分层优化内需利用几种不一致的手艺,但在不Lyly用那一个才干后,往往会小幅进级质量。
设置层

在应用分层的方法时,第一步是在 DOM 上安装画布。平常状态下,这异常的粗略,只需定义画布成分,将其放入 DOM 中就能够,但画布层恐怕需求某个非常的样式。在动用 CSS 时,成功地落实画布分层有多个必要:

    各画布成分必得共存于视区 (viewport) 的同等地方上。
    每种画布在另二个画布上面必得是可知的。

图 1展现了层设置背后的通用重叠概念。
图 1. 层示例
图片 1
设置层的步骤如下:

  •     将画布成分加多到 DOM。
        增加画布成分定位样式,以便支持分层。
        样式化画布成分,以便生成二个透明的背景。

安装画布重叠仓库

在 CSS 中创设二个重合仓库 (overlay stack) 恐怕供给一些些的体裁。使用 HTML 和 CSS 有那几个艺术实行重叠。本文中的示例使用八个<div>标签来含有画布。<div>标签钦命了三个惟一 ID,它将样式应用于其子 HTML5 画布成分,如清单 1所示。
清单 1. 画布定位样式  

CSS Code复制内容到剪贴板

  1. #viewport {   
  2.     /**  
  3.      * Position relative so that canvas elements  
  4.      * inside of it will be relative to the parent  
  5.      */  
  6.     position: relative;   
  7. }   
  8.     
  9. #viewport canvas {   
  10.     /**  
  11.      * Position absolute provides canvases to be able  
  12.      * to be layered on top of each other  
  13.      * Be sure to remember a z-index!  
  14.      */  
  15.     position: absolute;   
  16. }   

容器<div>通过将富有子画布成分样式化为使用相对化定位来产生重叠供给。通过挑选让#viewport使用相对固定,您能够适应以往的上扬,因而,应用于子样式的相对化布局样式将会是相对于#viewport容器的体制。

这个 HTML5 画布成分的次第也很要紧。能够按成分出现在 DOM 上的顺序实行逐项管理,也能够依据画布应该显得的逐个来样式化 z-index 样式,进而管住顺序。即使不要总是如此,但别的样式或者也会影响渲染;在引进额外的样式(举个例子任何一种 CSS 转变)时要小心。
晶莹剔透的背景

透过动用重叠可知性来促成层手艺的第1个样式须要。该示例使用那几个选项来安装 DOM 成分背景颜色,如清单 2所示。
清单 2. 设置透明背景的体制表准绳  

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  1. canvas {   
  2.     /**   
  3.      * Set transparent to let any other canvases render through   
  4.      */   
  5.     background-color: transparent;   
  6. }  

将画布样式化为具备一个透明背景,那足以兑现第一个供给,即怀有可知的重合画布。今后,您已经组织了标志和体制来满意分层的须要,所以你能够设置二个拨出的情景。
分段方面包车型大巴虚拟因素

在增选优化战术时,应该注意使用该计谋时的全数权衡。对 HTML5 画布场景举行分层是三个体贴于运作时内部存储器的国策,用于获取运维时进程方面包车型大巴优势。您能够在页面包车型地铁浏览器中加进越多的权重,以获取越来越快的帧速率。一般的话,画布被视为是浏览器上的三个图片平面,个中囊括两个图纸 API。

透过在 谷歌 Chrome 19 举行测量试验,并记下浏览器的选项卡内部存款和储蓄器使用景况,您能够看出内部存储器使用的显著偏向。该测量检验使用了曾经样式化的<div>(正如上一节中商讨的那么),并生成了放置在<div>上的用单一颜色填充的画布成分。画布的大小被设定为 1600 x 900 像素,并从 Chrome1 的职务管理器实用程序采撷数据。表 1体现了五个演示。

在 Google Chrome 的 Task Manager 中,您能够见见有些页面所使用的内部存款和储蓄器量(也称之为 RAM)。Chrome 也提供 GPU 内部存款和储蓄器,或许是 GPU 正在选用的内部存款和储蓄器。这是常见消息,如几何样子、纹理或Computer将你的画布数据推送到显示屏或者须要的别的格局的缓存数据。内部存款和储蓄器越低,放在Computer上的权重就能越少。固然近日还未曾其他方便的数字作为依赖,但应始终对此张开测验,确定保证您的主次不会超过极限,并运用了过多的内部存款和储蓄器。如若应用了过多的内存,浏览器或页面就能够因为远远不够内部存款和储蓄器能源而夭亡。GPU 管理是叁个了不起的编制程序追求,已大于本文的探讨范围。您能够从上学 OpenGL 或查看 Chrome 的文档(请参阅参谋资料)初叶。
表 1. 画布层的内存开支
图片 2

在表 第11中学,随着在页面上引入和行使了越多的 HTML5 画布成分,使用的内部存款和储蓄器也更加多。一般的内部存款和储蓄器也设无线性相关,但每扩充一层,内部存款和储蓄器的抓好就能够明显滑坡。即使这一个测量检验并不曾详细表达那些层对质量带来的震慑,但它真的申明,画布会严重影响 GPU 内部存款和储蓄器。必得求记得在您的指标平台上实施压力测验,以管教平台的限制不会形成您的应用程序不能实施。

当选拔退换某些分层施工方案的纯净画布渲染周期时,需考虑关于内部存款和储蓄器费用的质量增益。就算存在内部存储器花费,但那项本事能够经过减小每一帧上退换的像素数量来形成其专门的工作。

下一节将注脚什么利用分层来组织贰个景观。
对气象举办分层:游戏

在本节中,大家将经过重构三个滚动平台跑步风格的十22日游上的视差效果的单画布达成,精通三个多层技术方案。图 2展现了二十八日游视图的构成,个中包罗云、小山、地面、背景和一部分相互实体。
图 2. 合成游戏视图
图片 3

在娱乐中,云、小山、地面和背景都是不一样的速度移动。本质上,背景中较远的成分移动得比在头里的成分慢,因而产生了视差效果。为了让情状变得尤为复杂,背景的活动速度会足够慢,它每半分钟才再一次渲染一回。

习感觉常景况下,好的缓慢解决方案会将全数帧都清除人己一视复渲染显示屏,因为背景是多个图像还要在任何时间任何地方变化。在本例中,由于背景每秒只需改换四回,所以你无需再一次渲染每一帧。

脚下,您已经定义了工作区,所以能够调控场景的如何部分应该在同七个层上。组织好各类层之后,大家将研究用于分层的各样渲染计策。首先,必要思索如何运用单个画布来落到实处该技术方案,如清单 3所示。
清单 3. 单画布渲染循环的伪代码  

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  1. /**   
  2.  * Render call   
  3.  *   
  4.  * @param {CanvasRenderingContext2D} context Canvas context   
  5.  */   
  6. function renderLoop(context)   
  7. {   
  8.     context.clearRect(0, 0, width, height);   
  9.     background.render(context);   
  10.     ground.render(context);   
  11.     hills.render(context);   
  12.     cloud.render(context);   
  13.     player.render(context);   
  14. }  

像清单 3中的代码同样,该实施方案会有三个render函数,每种游戏循环调用或每种更新间隔都会调用它。在本例中,渲染是从主循环调用和翻新各样成分的岗位的立异调用中架空出来。

依据 “清除到渲染” 技术方案,render会调用清除上下文,并透过调用荧屏上的实体各自的render函数来追踪它。清单 3遵循八个程序化的门道,将成分放置到画布上。即便该建设方案对于渲染显示器上的实体是卓有功能的,但它既未有描述所接纳的持有渲染方法,也不帮忙别的方式的渲染优化。

为了更加好地详细表达实体的渲染方法,需求选拔两体系型的实体对象。清单 4彰显了您将接纳和细化的三个实体。
清单 4. 可渲染的Entity伪代码  

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  1. var Entity = function() {   
  2.     /**   
  3.      Initialization and other methods   
  4.      **/   
  5.     
  6.     /**   
  7.       * Render call to draw the entity   
  8.       *   
  9.       * @param {CanvasRenderingContext2D} context   
  10.       */   
  11.     this.render = function(context) {   
  12.         context.drawImage(this.image, this.x, this.y);   
  13.     }   
  14. };  

 

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  1. var PanningEntity = function() {   
  2.     /**   
  3.      Initialization and other methods   
  4.      **/   
  5.     
  6.     /**   
  7.       * Render call to draw the panned entity   
  8.       *   
  9.       * @param {CanvasRenderingContext2D} context   
  10.      */   
  11.     this.render = function(context) {   
  12.         context.drawImage(   
  13.             this.image,   
  14.             this.x - this.width,   
  15.             this.y - this.height);   
  16.         context.drawImage(   
  17.             this.image,   
  18.             this.x,   
  19.             this.y);   
  20.         context.drawImage(   
  21.             this.image,   
  22.             this.x + this.width,   
  23.             this.y + this.height);   
  24.     }   
  25. };  

清单 4中的对象存款和储蓄实体的图像、x、y、宽度和中度的实例变量。那么些目的遵守JavaScript 语法,但为了简洁起见,仅提供了对象对象的不完全的伪代码。如今,渲染算法特别贪婪地在画布上渲染出它们的图像,完全不考虑游戏循环的别样任何供给。

为了增加质量,供给重视注意的是,panning渲染调用输出了三个比所需图像越来越大的图像。本文忽略那些一定的优化,但是,如若使用的半空中比你的图像提供的空中型小型,那么请确认保证只渲染须要的补丁。
规定分层

今昔你精通如何行使单一画布完结该示例,让大家看看有什么样艺术能够圆满那体系型的气象,并加紧渲染循环。要使用分层才具,则必须经过搜索实体的渲染重叠,识别分层所需的 HTML5 画布成分。
重绘区域

为了鲜明是或不是留存重叠,要思考部分被称作重绘区域的不可知区域。重绘区域是在绘制实体的图像时索要画布清除的区域。重绘区域对于渲染分析很器重,因为它们使您能够找到完美渲染场景的优化技能,如图 3所示。
图 3. 合成游戏视图与重绘区域
图片 4

为了可视化图 3中的效果,在万象中的各类实体都有二个代表重绘区域的交汇,它抢先了视区宽度和实体的图像中度。场景可分为三组:背景、前景和相互。场景中的重绘区域有四个丰富多彩的交汇,以分别不相同的区域:

  •     背景 – 黑色
        云 – 红色
        小山 – 绿色
        地面 – 蓝色
        红球 – 蓝色
        水晶色障碍物 – 莲灰

对此除了球和障碍物以外的富有重叠,重绘区域都会迈出视区宽度。这一个实体的图像大概填满整个显示屏。由于它们的移位须要,它们将渲染整个视区宽度,如图 4所示。推断球和阻力物会穿过该视区,况兼可能全体通超过实际体地点定义的各自的区域。假诺您删除渲染参预景的图像,只留下重绘区域,就足以很轻松地看看单独的图层。
图 4. 重绘区域
图片 5

初阶层是家弦户诵的,因为你能够小心到互相重叠的次第区域。由于球和障碍物区域覆盖了高山和地面,所以可将那么些实体分组为一层,该层被称作交互层。依据游戏实体的渲染顺序,交互层是顶层。

找到附加层的另一种方式是收罗未有重叠的持有区域。侵占视区的革命、茶色和浅灰区域并未重叠,并且它们组成了第二层——前景。云和互动实体的区域并未有重叠,但因为球有异常的大或然跳跃到革命区域,所以你应该考虑将该实体作为三个单身的层。

对此深绿区域,能够很轻便地想见出,背景实体将会结合最后一层。填充整个视区的别的区域(如背景实体)都应视为填充整个层中的该区域,纵然那对本场景并不适用。在概念了大家的八个档次之后,大家就足以初叶将那层分配给画布,如图 5所示。
图 5. 分支的嬉戏视图
图片 6

方今已经为每种分组的实业定义了层,未来就可以初叶优化画布清除。此优化的目的是为了省去管理时间,可以透过削减每一步渲染的显示屏上的固定物数量来促成。须要重视注意的是,使用差别的计谋或许会使图像获得更加好的优化。下一节将研究各个实体或层的优化措施。
渲染优化

优化实体是分段计谋的主旨。对实体举行分层,使得渲染计策能够被选择。日常,优化技术会准备破除开销。正如表 1所述,由于引进了层,您曾经扩展了内存开支。这里研讨的优化本领将回降计算机为了加快游戏而必得试行的恢宏办事。我们的靶子是查究一种压缩要渲染的空间量的主意,并尽量多地删除每一步中冒出的渲染和扫除调用。
单纯实体清除

首先个优化措施针对的是祛除空间,通过只清除组成该实体的荧屏子集来加速管理。首先精减与区域的各实体周边的透明像素重叠的重绘区域量。使用此技巧的牢笼相对异常的小的实业,它们填充了视区的小区域。

先是个指标是球和障碍物实体。单一实体清除工夫涉及到在将实体渲染到新义务此前清除前一帧渲染该实体的岗位。大家会引进二个拔除步骤到每种实体的渲染,并积攒实体的图像的边界框。增添该步骤会修改实体对象,以囊括免除步骤,如清单 5所示。
清单 5. 含有单框清除的实体  

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  1. var Entity = function() {   
  2.     /**   
  3.      Initialization and other methods   
  4.      **/   
  5.     
  6.     /**   
  7.      * Render call to draw the entity   
  8.      *   
  9.      * @param {CanvasRenderingContext2D} context   
  10.      */   
  11.     this.render = function(context) {   
  12.         context.clearRect(   
  13.             this.prevX,   
  14.             this.prevY,   
  15.             this.width,   
  16.             this.height);   
  17.         context.drawImage(this.image, this.x, this.y);   
  18.         thisthis.prevX = this.x;   
  19.         thisthis.prevY = this.y;   
  20.     }   
  21. };     

render函数的换代引进了三个符合规律化drawImage从前发生的clearRect调用。对于该步骤,对象急需仓库储存前贰个地点。图 6呈现了对象针对前一个岗位所采纳的手续。
图 6. 拔除矩形
图片 7

您可以为种种实体成立叁个在更新步骤前被调用的clear方法,达成此渲染实施方案(但本文将不会动用clear方法)。您还足以将以此清除战略引进到PanningEntity,在地头和云实体上增添扫除,如清单 6所示。
清单 6. 包蕴单框清除的PanningEntity  

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  1. var PanningEntity = function() {   
  2.     /**   
  3.      Initialization and other methods   
  4.      **/   
  5.     
  6.     /**   
  7.      * Render call to draw the panned entity   
  8.      *   
  9.      * @param {CanvasRenderingContext2D} context   
  10.      */   
  11.     this.render = function(context) {   
  12.         context.clearRect(   
  13.             this.x,   
  14.             this.y,   
  15.             context.canvas.width,   
  16.             this.height);   
  17.         context.drawImage(   
  18.             this.image,   
  19.             this.x - this.width,   
  20.             this.y - this.height);   
  21.         context.drawImage(   
  22.             this.image,   
  23.             this.x,   
  24.             this.y);   
  25.         context.drawImage(   
  26.             this.image,   
  27.             this.x + this.width,   
  28.             this.y + this.height);   
  29.     }   
  30. };  

因为PanningEntity横跨了全部视区,所以你可以行使画布宽度作为解决矩形的轻重缓急。若是利用此清除战略,则会为您提供已为云、小山和地点实体定义的重绘区域。

为了越发优化云实体,能够将云分离为单独的实业,使用它们本身的重绘区域。那样做会急剧回降在云重绘区域内要破除的显示器空间量。图 7突显了新的重绘区域。
图 7. 有着独立重绘区域的云
图片 8

单一实体清除计谋产生的消除方案能够解决像本例那样的分段画布游戏上的大部主题材料,但如故能够对它进行优化。为了找出针对性该渲染战术的无限意况,我们若是球会与三角形碰撞。假若多少个实体碰撞,实体的重绘区域就有十分的大或许爆发重叠,并创制贰个不想要的渲染构件。另一个解决优化,更符合于恐怕会碰上的实业,它也将有益于分层。
脏矩形清除

若未有纯净清除攻略,脏矩形清除攻略能够是一个作用壮大的代替品。您能够对有重绘区域的雅量实体使用这种解决战略,这种实体包涵密集的粒子系统,或有小行星的上空游戏。

从概念上讲,该算法会搜集由算法处理的具有实体的重绘区域,并在多少个免除调用中清除整个区域。为了增添优化,此清除计谋还有只怕会去除各种独立实体产生的再度清除调用,如清单 7所示。
清单 7.DirtyRectManager  

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  1. var DirtyRectManager = function() {   
  2.     // Set the left and top edge to the max possible   
  3.     // (the canvas width) amd right and bottom to least-most   
  4.     
  5.     // Left and top will shrink as more entities are added   
  6.     this.left   = canvas.width;   
  7.     this.top    = canvas.height;   
  8.     
  9.     // Right and bottom will grow as more entities are added   
  10.     this.right  = 0;   
  11.     this.bottom = 0;   
  12.     
  13.     // Dirty check to avoid clearing if no entities were added   
  14.     this.isDirty = false;   
  15.     
  16.     // Other Initialization Code   
  17.     
  18.     /**   
  19.      * Other utility methods   
  20.      */   
  21.     
  22.     /**   
  23.      * Adds the dirty rect parameters and marks the area as dirty   
  24.      *    
  25.      * @param {number} x   
  26.      * @param {number} y   
  27.      * @param {number} width   
  28.      * @param {number} height   
  29.      */   
  30.     this.addDirtyRect = function(x, y, width, height) {   
  31.         // Calculate out the rectangle edges   
  32.         var left   = x;   
  33.         var right  = x + width;   
  34.         var top    = y;   
  35.         var bottom = y + height;   
  36.     
  37.         // Min of left and entity left   
  38.         this.left   = left < this.left      left   : this.left;   
  39.         // Max of right and entity right   
  40.         this.right  = right > this.right    right  : this.right;   
  41.         // Min of top and entity top   
  42.         this.top    = top < this.top        top    : this.top;   
  43.         // Max of bottom and entity bottom   
  44.         this.bottom = bottom > this.bottom  bottom : this.bottom;   
  45.     
  46.         this.isDirty = true;   
  47.     };   
  48.     
  49.     /**   
  50.      * Clears the rectangle area if the manager is dirty   
  51.      *   
  52.      * @param {CanvasRenderingContext2D} context   
  53.      */   
  54.     this.clearRect = function(context) {   
  55.         if (!this.isDirty) {   
  56.             return;   
  57.         }   
  58.     
  59.         // Clear the calculated rectangle   
  60.         context.clearRect(   
  61.             this.left,   
  62.             this.top,   
  63.             this.right - this.left,   
  64.             this.bottom - this.top);   
  65.     
  66.         // Reset base values   
  67.         this.left   = canvas.width;   
  68.         this.top    = canvas.height;   
  69.         this.right  = 0;   
  70.         this.bottom = 0;   
  71.         this.isDirty = false;   
  72.     }   
  73. };  

将脏矩形算法集成到渲染循环,那供给在实行渲染调用在此以前调用清单 7中的管理器。将实体增加四处理器,使处理器能够在摒除时计算清除矩形的维度。尽管管理器会生出预想的优化,但听闻游戏循环,管理器能够针对游戏循环实行优化,如图 8所示。
图 8. 相互层的重绘区域
图片 9

  1.     帧 1 – 实体在撞倒,大概重叠。
        帧 2 – 实体重绘区域是重叠的。
        帧 3 – 重绘区域重叠,并被访问到二个脏矩形中。
        帧 4 – 脏矩形被消除。

图 8展现了由针对在竞相层的实体的算法总计出的重绘区域。因为游戏在这一层上含蓄交互,所以脏矩形战术能够搞定相互和重叠的重绘区域难题。
用作消除的重写

对于在稳固重绘区域中卡通的一心不透明实体,能够运用重写作为一项优化技术。将不透明的位图渲染为三个区域(暗中认可的合成操作),那会将像素放在该区域中,不要求思考该区域中的原始渲染。这一个优化消除了渲染调用此前所需的排除调用,因为渲染会覆盖原来的区域。

透过在前头的渲染的最上端重新渲染图像,重写能够加快地点实体。也足以通过一样的措施加速最大的层,比如背景。

通过压缩每一层的重绘区域,您曾经有效地为层和它们所富含的实体找到优化战略。
结束语

对画布进行分层是叁个能够行使于全数交互式实时情形的优化攻略。要是想行使分支落实优化,您必要经过深入分析气象的重绘区域来设想气象如何重叠那些区域。一些光景是怀有重叠的重绘区域的晤面,能够定义层,因而它们是渲染分层画布的优异候选。借使您供给粒子系统或大气物理对象碰撞在一块,对画布进行分层大概是三个很好的优化增选。

那篇文章首要介绍了选用分层画布来优化HTML5渲染的教程,来自于IBM官方网站开辟者本事文书档案...

简介

常备状态下,在玩 2D 游戏或渲染 HTML5 画布时,须求实行优化,以便利用多少个层来营造三个合成的风貌。在 OpenGL 或 WebGL 等低等别渲染中,通过逐帧地清理和制图场景来推行渲染。达成渲染之后,要求优化游戏,以减掉渲染的量,所需资金因地方而异。因为画布是贰个DOM 成分,它让你能够对八个画布进行分层,以此作为一种优化措施。

常用的缩写

  • CSS: Cascading Style Sheets(级联样式表)
  • DOM: Document Object Model(文书档案对象模型)
  • HTML: HyperText 马克up Language(超文本标识语言)

本文将切磋对画布举行分层的创制。通晓 DOM 设置,进而达成分层的画布。使用分层进行优化内需种种执行。本文还将追究一些优化战略的定义和本领,它们增添了分支方法。

您可以下载在本文中利用的身先士卒的源代码。

选选择优秀者化计策

采用最棒优化计策大概很难。在选择分层的景观时,需求思量气象是怎么构成的。大荧屏上固定物的渲染经常索要选定若干个零部件,它们是进展切磋的极佳候选人。视差或动画实体等成效往往要求大批量的改变的荧屏空间。在搜求您的极品优化计谋时,最棒注意这几个景况。纵然画布的分支优化内需采用三种差别的技术,但在准确运用那么些技艺后,往往会大幅进级品质。

设置层

在采纳分层的格局时,第一步是在 DOM 上安装画布。平日意况下,那很轻巧,只需定义画布成分,将其归入 DOM 中就可以,但画布层或然须求有的附加的体制。在采用 CSS 时,成功地完毕画布分层有多少个必要:

  • 各画布成分必得共存于视区 (viewport) 的一律地点上。
  • 种种画布在另多少个画布上边必须是可知的。

图 1呈现了层设置背后的通用重叠概念。

图 1. 层示例

图片 10

设置层的步调如下:

  1. 将画布成分增添到 DOM。
  2. 增添画布成分定位样式,以便扶助分层。
  3. 体制化画布元素,以便生成贰个晶莹剔透的背景。

设置画布重叠仓库

在 CSS 中开创三个重叠货仓 (overlay stack) 恐怕要求少些的样式。使用 HTML 和 CSS 有非常多艺术开展重叠。本文中的示例使用一个<div>标签来含有画布。<div>标签指定了一个惟一 ID,它将样式应用于其子 HTML5 画布元素,如清单 1所示。

清单 1. 画布定位样式

CSS

#viewport { /** * Position relative so that canvas elements * inside of it will be relative to the parent */ position: relative; } #viewport canvas { /** * Position absolute provides canvases to be able * to be layered on top of each other * Be sure to remember a z-index! */ position: absolute; }

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#viewport {
    /**
     * Position relative so that canvas elements
     * inside of it will be relative to the parent
     */
    position: relative;
}
 
#viewport canvas {
    /**
     * Position absolute provides canvases to be able
     * to be layered on top of each other
     * Be sure to remember a z-index!
     */
    position: absolute;
}

容器<div>通过将有所子画布成分样式化为使用相对化定位来成功重叠须要。通过选用让#viewport使用相对固化,您能够适应今后的迈入,因而,应用于子样式的相对布局样式将会是周旋于#viewport容器的样式。

这一个 HTML5 画布成分的顺序也很首要。能够按成分出现在 DOM 上的逐条举办依次管理,也得以遵从画布应该出示的一一来样式化 z-index 样式,进而管住顺序。即使不用总是这么,但任何样式恐怕也会潜移暗化渲染;在引进额外的体制(比如任何一种 CSS 转换)时要小心。

透明的背景

由此选择重叠可知性来贯彻层才具的第叁个样式要求。该示例使用这么些选项来设置 DOM 成分背景颜色,如清单 2所示。

清单 2. 设置透明背景的体制表法则

JavaScript

canvas { /** * Set transparent to let any other canvases render through */ background-color: transparent; }

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canvas {
    /**
     * Set transparent to let any other canvases render through
     */
    background-color: transparent;
}

将画布样式化为具有一个晶莹剔透背景,这足以兑现第3个须要,即具有可知的交汇画布。今后,您曾经协会了标识和体裁来知足分层的急需,所以你能够设置一个拨出的场景。

分层方面包车型地铁虚构因素

在增选优化战略时,应该专心运用该宗旨时的全体权衡。对 HTML5 画布场景进行分层是贰个尊重于运作时内部存款和储蓄器的政策,用于获取运转时进程方面包车型地铁优势。您能够在页面包车型地铁浏览器中增加更加多的权重,以博得更加快的帧速率。一般的话,画布被视为是浏览器上的一个图形平面,在那之中囊括叁个图形 API。

透过在 Google Chrome 19 实行测验,并记下浏览器的选项卡内部存款和储蓄器使用情形,您可以看看内部存款和储蓄器使用的总之偏侧。该测量试验使用了曾经样式化的<div>(正如上一节中商量的那样),并生成了放置在<div>上的用单一颜色填充的画布成分。画布的大小被设定为 1600 x 900 像素,并从 Chrome1 的职分处理器实用程序收罗数据。表 1突显了三个演示。

在 谷歌 Chrome 的 Task Manager 中,您能够看到有个别页面所使用的内存量(也称之为 RAM)。Chrome 也提供 GPU 内部存款和储蓄器,或许是 GPU 正在选用的内部存款和储蓄器。那是广阔新闻,如几何样子、纹理或计算机将你的画布数据推送到显示器只怕须求的任何款式的缓存数据。内部存款和储蓄器越低,放在Computer上的权重就能够越少。即使眼前还并未有其他方便的数字作为依附,但应始终对此进行测量试验,确认保证您的顺序不会压倒极限,并使用了过多的内部存款和储蓄器。假设选用了过多的内部存款和储蓄器,浏览器或页面就能因为缺少内部存款和储蓄器能源而夭亡。GPU 管理是贰个巨大的编制程序追求,已超越本文的座谈范围。您能够从学习 OpenGL 或查看 Chrome 的文书档案(请参阅仿照效法资料)开始。

表 1. 画布层的内部存款和储蓄器费用
层数 内存 GPU 内存
0 30.0 11.9
1 37.6 28.9
1 37.6 28.9
2 49.0 46.6
3 52.2 59.6
8 58.4 98.0
16 65.0 130
32 107 187

在表 第11中学,随着在页面上引进和利用了越来越多的 HTML5 画布成分,使用的内部存款和储蓄器也越来越多。一般的内部存款和储蓄器也存在线性相关,但每扩展一层,内部存款和储蓄器的滋长就能够明白回退。就算这些测验并未详尽表明这一个层对品质带来的熏陶,但它实在评释,画布会严重影响 GPU 内部存款和储蓄器。应当要记得在你的对象平台上试行压力测验,以有限支撑平台的限定不会导致你的应用程序不能够实践。

当采用改动某些分层技术方案的单纯画布渲染周期时,需牵记关于内部存款和储蓄器费用的习性增益。尽管存在内部存款和储蓄器开支,但那项技能可以经过减小每一帧上修改的像素数量来成功其行事。

下一节将申明什么行使分层来集团二个气象。

对气象举办分层:游戏

在本节中,大家将透过重构贰个滚动平台跑步风格的游玩上的视差效果的单画布达成,领悟叁个多层施工方案。图 2呈现了游戏视图的组成,个中包涵云、小山、地面、背景和部分互为实体。

图 2. 合成游戏视图

图片 11

在玩乐中,云、小山、地面和背景都是分歧的快慢移动。本质上,背景中较远的成分移动得比在前面包车型地铁因素慢,因而产生了视差效果。为了让情状变得愈加复杂,背景的活动速度会丰盛慢,它每半秒钟才再次渲染三次。

习感觉常状态下,好的实施方案会将具有帧都清除一视同仁复渲染荧屏,因为背景是三个图像还要在一再变化。在本例中,由于背景每秒只需改动三遍,所以你无需重新渲染每一帧。

时下,您曾经定义了专业区,所以能够调全场景的什么样部分应该在同一个层上。组织好各类层之后,大家将探求用于分层的各类渲染攻略。首先,要求思考怎样行使单个画布来落到实处该施工方案,如清单 3所示。

清单 3. 单画布渲染循环的伪代码

JavaScript

/** * Render call * * @param {CanvasRenderingContext2D} context Canvas context */ function renderLoop(context) { context.clearRect(0, 0, width, height); background.render(context); ground.render(context); hills.render(context); cloud.render(context); player.render(context); }

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/**
* Render call
*
* @param {CanvasRenderingContext2D} context Canvas context
*/
function renderLoop(context)
{
    context.clearRect(0, 0, width, height);
    background.render(context);
    ground.render(context);
    hills.render(context);
    cloud.render(context);
    player.render(context);
}

像清单 3中的代码一样,该解决方案会有几个render函数,每种游戏循环调用或每一种更新间隔都会调用它。在本例中,渲染是从主循环调用和换代每一种成分的职位的更新调用中架空出来。

遵循 “清除到渲染” 技术方案,render会调用清除上下文,并通过调用屏幕上的实体各自的render函数来跟踪它。清单 3遵循一个程序化的路径,将元素放置到画布上。虽然该解决方案对于渲染屏幕上的实体是有效的,但它既没有描述所使用的所有渲染方法,也不支持任何形式的渲染优化。

为了越来越好地详细表明实体的渲染方法,须要动用三种档案的次序的实业对象。清单 4显示了你将运用和细化的八个实体。

清单 4. 可渲染的Entity伪代码

JavaScript

var Entity = function() { /** Initialization and other methods **/ /** * Render call to draw the entity * * @param {CanvasRenderingContext2D} context */ this.render = function(context) { context.drawImage(this.image, this.x, this.y); } }; var PanningEntity = function() { /** Initialization and other methods **/ /** * Render call to draw the panned entity * * @param {CanvasRenderingContext2D} context */ this.render = function(context) { context.drawImage( this.image, this.x - this.width, this.y - this.height); context.drawImage( this.image, this.x, this.y); context.drawImage( this.image, this.x + this.width, this.y + this.height); } };

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var Entity = function() {
    /**
     Initialization and other methods
     **/
 
    /**
      * Render call to draw the entity
      *
      * @param {CanvasRenderingContext2D} context
      */
    this.render = function(context) {
        context.drawImage(this.image, this.x, this.y);
    }
};
 
var PanningEntity = function() {
    /**
     Initialization and other methods
     **/
 
    /**
      * Render call to draw the panned entity
      *
      * @param {CanvasRenderingContext2D} context
     */
    this.render = function(context) {
        context.drawImage(
            this.image,
            this.x - this.width,
            this.y - this.height);
        context.drawImage(
            this.image,
            this.x,
            this.y);
        context.drawImage(
            this.image,
            this.x + this.width,
            this.y + this.height);
    }
};

清单 4中的对象存款和储蓄实体的图像、x、y、宽度和冲天的实例变量。那些指标遵守JavaScript 语法,但为了简洁起见,仅提供了目的对象的不完全的伪代码。如今,渲染算法极度贪婪地在画布上渲染出它们的图像,完全不思量游戏循环的其他任何供给。

为了增加质量,供给珍贵注意的是,panning渲染调用输出了一个比所需图像更大的图像。本文忽略这个特定的优化,但是,如果使用的空间比您的图像提供的空间小,那么请确保只渲染必要的补丁。

规定分层

当今你精通怎么样采取单一画布实现该示例,让大家看看有怎么样点子能够圆满这种类型的光景,并加快渲染循环。要运用分层能力,则必需经过搜索实体的渲染重叠,识别分层所需的 HTML5 画布成分。

重绘区域

为了分明是否存在重叠,要考虑部分被称呼重绘区域的不可见区域。重绘区域是在绘制实体的图像时索要画布清除的区域。重绘区域对于渲染深入分析比较重大,因为它们使您能够找到完美渲染场景的优化本事,如图 3所示。

图 3. 合成游戏视图与重绘区域

图片 12

为了可视化图 3中的效果,在地方中的每一种实体都有三个象征重绘区域的交汇,它超过了视区宽度和实业的图像中度。场景可分为三组:背景、前景和相互。场景中的重绘区域有一个五彩缤纷的交汇,以分别不一样的区域:

  • 背景 – 黑色
  • 云 – 红色
  • 小山 – 绿色
  • 地面 – 蓝色
  • 红球 – 蓝色
  • 罗曼蒂克障碍物 – 蓝绿

对此除了球和障碍物以外的兼具重叠,重绘区域都会迈出视区宽度。这一个实体的图像差相当少填满全体荧屏。由于它们的移位供给,它们将渲染整个视区宽度,如图 4所示。估摸球和阻碍物会穿过该视区,何况大概有所通过实体位置定义的各自的区域。假诺您删除渲染参加景的图像,只留下重绘区域,就能够很轻便地来看单独的图层。

图 4. 重绘区域

图片 13

发轫层是明摆着的,因为你可以小心到相互重叠的次第区域。由于球和障碍物区域覆盖了高山和地面,所以可将这几个实体分组为一层,该层被称为交互层。依照游戏实体的渲染顺序,交互层是顶层。

找到附加层的另一种方式是搜聚未有重叠的具备区域。占领视区的革命、灰绿和天青区域并从未重叠,并且它们组成了第二层——前景。云和互动实体的区域并未有重叠,但因为球有望跳跃到革命区域,所以你应该思考将该实体作为三个独门的层。

对此白色区域,能够很轻巧地想见出,背景实体将会组成最终一层。填充整个视区的其余区域(如背景实体)都应视为填充整个层中的该区域,即使那对本场景并不适用。在概念了笔者们的四个等级次序之后,大家就足以起来将那层分配给画布,如图 5所示。

图 5. 拨出的玩耍视图

图片 14

现在曾经为各类分组的实业定义了层,未来就能够初阶优化画布清除。此优化的对象是为了节省管理时间,能够透过压缩每一步渲染的荧屏上的固定物数量来达成。须求体贴注意的是,使用不一样的政策大概会使图像获得更加好的优化。下一节将追究各个实体或层的优化措施。

渲染优化

优化实体是分段计谋的为主。对实业进行分层,使得渲染攻略能够被应用。平日,优化技巧会推测解除费用。正如表 1所述,由于引进了层,您曾经增添了内部存款和储蓄器费用。这里研讨的优化技巧将核减Computer为了加紧游戏而必需推行的恢宏干活。我们的对象是搜索一种压缩要渲染的空间量的方式,并尽量多地删除每一步中出现的渲染和清除调用。

单纯实体清除

首先个优化措施针对的是清除空间,通过只清除组成该实体的显示屏子集来加快管理。首先削减与区域的各实体附近的晶莹像素重叠的重绘区域量。使用此才干的席卷相对异常的小的实业,它们填充了视区的小区域。

先是个指标是球和障碍物实体。单一实体清除技艺涉及到在将实体渲染到新职责在此之前清除前一帧渲染该实体的岗位。我们会引进贰个解除步骤到每种实体的渲染,并蕴藏实体的图像的边界框。增加该步骤会修改实体对象,以囊括消除步骤,如清单 5所示。

清单 5. 带有单框清除的实业

JavaScript

var Entity = function() { /** Initialization and other methods **/ /** * Render call to draw the entity * * @param {CanvasRenderingContext2D} context */ this.render = function(context) { context.clearRect( this.prevX, this.prevY, this.width, this.height); context.drawImage(this.image, this.x, this.y); this.prevX = this.x; this.prevY = this.y; } };

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var Entity = function() {
    /**
     Initialization and other methods
     **/
 
    /**
     * Render call to draw the entity
     *
     * @param {CanvasRenderingContext2D} context
     */
    this.render = function(context) {
        context.clearRect(
            this.prevX,
            this.prevY,
            this.width,
            this.height);
        context.drawImage(this.image, this.x, this.y);
        this.prevX = this.x;
        this.prevY = this.y;
    }
};

render函数的更新引入了一个常规drawImage之前发生的clearRect调用。对于该步骤,对象需要存储前一个位置。图 6显示了对象针对前一个位置所采取的步骤。

图 6. 解除矩形

图片 15

您可以为每一个实体创制一个在更新步骤前被调用的clear方法,完毕此渲染实施方案(但本文将不会选择clear方法)。您还能将以此清除战术引进到PanningEntity,在本地和云实体上增加扫除,如清单 6所示。

清单 6. 暗含单框清除的PanningEntity

JavaScript

var PanningEntity = function() { /** Initialization and other methods **/ /** * Render call to draw the panned entity * * @param {CanvasRenderingContext2D} context */ this.render = function(context) { context.clearRect( this.x, this.y, context.canvas.width, this.height); context.drawImage( this.image, this.x - this.width, this.y - this.height); context.drawImage( this.image, this.x, this.y); context.drawImage( this.image, this.x + this.width, this.y + this.height); } };

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var PanningEntity = function() {
    /**
     Initialization and other methods
     **/
 
    /**
     * Render call to draw the panned entity
     *
     * @param {CanvasRenderingContext2D} context
     */
    this.render = function(context) {
        context.clearRect(
            this.x,
            this.y,
            context.canvas.width,
            this.height);
        context.drawImage(
            this.image,
            this.x - this.width,
            this.y - this.height);
        context.drawImage(
            this.image,
            this.x,
            this.y);
        context.drawImage(
            this.image,
            this.x + this.width,
            this.y + this.height);
    }
};

因为PanningEntity横跨了全套视区,所以你能够使用画布宽度作为消除矩形的尺寸。假诺运用此清除计策,则会为你提供已为云、小山和本地实体定义的重绘区域。

为了越发优化云实体,能够将云分离为单身的实业,使用它们本身的重绘区域。那样做会小幅降低在云重绘区域内要清除的显示屏空间量。图 7显示了新的重绘区域。

图 7. 存有独立重绘区域的云

图片 16

单纯实体清除攻略产生的缓和方案得以缓慢解决像本例那样的道岔画布游戏上的一大半题材,但依旧能够对它进行优化。为了寻觅针对性该渲染计策的最为情形,我们假使球会与三角形碰撞。假设多少个实体碰撞,实体的重绘区域就有希望产生重叠,并创制四个不想要的渲染构件。另二个解除优化,更切合于可能会碰撞的实业,它也将方便于分层。

脏矩形清除

若没有纯净清除战术,脏矩形清除战术可以是二个功用庞大的替代品。您能够对有重绘区域的恢宏实体使用这种消除计策,这种实体富含密集的粒子系统,或有小行星的半空中游戏。

从概念上讲,该算法会搜聚由算法管理的具备实体的重绘区域,并在贰个革除调用中排除整个区域。为了增添优化,此清除计谋还会去除各种独立实体发生的双重清除调用,如清单 7所示。

清单 7.DirtyRectManager

JavaScript

var DirtyRectManager = function() { // Set the left and top edge to the max possible // (the canvas width) amd right and bottom to least-most // Left and top will shrink as more entities are added this.left = canvas.width; this.top = canvas.height; // Right and bottom will grow as more entities are added this.right = 0; this.bottom = 0; // Dirty check to avoid clearing if no entities were added this.isDirty = false; // Other Initialization Code /** * Other utility methods */ /** * Adds the dirty rect parameters and marks the area as dirty * * @param {number} x * @param {number} y * @param {number} width * @param {number} height */ this.addDirtyRect = function(x, y, width, height) { // Calculate out the rectangle edges var left = x; var right = x + width; var top = y; var bottom = y + height; // Min of left and entity left this.left = left < this.left left : this.left; // Max of right and entity right this.right = right > this.right right : this.right; // Min of top and entity top this.top = top < this.top top : this.top; // Max of bottom and entity bottom this.bottom = bottom > this.bottom bottom : this.bottom; this.isDirty = true; }; /** * Clears the rectangle area if the manager is dirty * * @param {CanvasRenderingContext2D} context */ this.clearRect = function(context) { if (!this.isDirty) { return; } // Clear the calculated rectangle context.clearRect( this.left, this.top, this.right

  • this.left, this.bottom - this.top); // Reset base values this.left = canvas.width; this.top = canvas.height; this.right = 0; this.bottom = 0; this.isDirty = false; } };
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var DirtyRectManager = function() {
    // Set the left and top edge to the max possible
    // (the canvas width) amd right and bottom to least-most
 
    // Left and top will shrink as more entities are added
    this.left   = canvas.width;
    this.top    = canvas.height;
 
    // Right and bottom will grow as more entities are added
    this.right  = 0;
    this.bottom = 0;
 
    // Dirty check to avoid clearing if no entities were added
    this.isDirty = false;
 
    // Other Initialization Code
 
    /**
     * Other utility methods
     */
 
    /**
     * Adds the dirty rect parameters and marks the area as dirty
     *
     * @param {number} x
     * @param {number} y
     * @param {number} width
     * @param {number} height
     */
    this.addDirtyRect = function(x, y, width, height) {
        // Calculate out the rectangle edges
        var left   = x;
        var right  = x + width;
        var top    = y;
        var bottom = y + height;
 
        // Min of left and entity left
        this.left   = left < this.left      left   : this.left;
        // Max of right and entity right
        this.right  = right > this.right    right  : this.right;
        // Min of top and entity top
        this.top    = top < this.top        top    : this.top;
        // Max of bottom and entity bottom
        this.bottom = bottom > this.bottom  bottom : this.bottom;
 
        this.isDirty = true;
    };
 
    /**
     * Clears the rectangle area if the manager is dirty
     *
     * @param {CanvasRenderingContext2D} context
     */
    this.clearRect = function(context) {
        if (!this.isDirty) {
            return;
        }
 
        // Clear the calculated rectangle
        context.clearRect(
            this.left,
            this.top,
            this.right - this.left,
            this.bottom - this.top);
 
        // Reset base values
        this.left   = canvas.width;
        this.top    = canvas.height;
        this.right  = 0;
        this.bottom = 0;
        this.isDirty = false;
    }
};

将脏矩形算法集成到渲染循环,那要求在进行渲染调用在此以前调用清单 7中的管理器。将实体加多随管理器,使管理器能够在拔除时总括清除矩形的维度。固然管理器会生出预想的优化,但依据游戏循环,管理器能够针对游戏循环进行优化,如图 8所示。

图 8. 相互层的重绘区域

图片 17

  • 帧 1 – 实体在撞倒,大致重叠。
  • 帧 2 – 实体重绘区域是重叠的。
  • 帧 3 – 重绘区域重叠,并被采访到贰个脏矩形中。
  • 帧 4 – 脏矩形被免去。

图 8显示了由针对在互相层的实业的算法总结出的重绘区域。因为游戏在这一层上含蓄交互,所以脏矩形计策能够化解互相和重叠的重绘区域难点。

用作消除的重写

对此在一定重绘区域中卡通的一点一滴不透明实体,能够接纳重写作为一项优化技巧。将不透明的位图渲染为一个区域(暗中同意的合成操作),那会将像素放在该区域中,没有供给思虑该区域中的原始渲染。这些优化消除了渲染调用此前所需的铲除调用,因为渲染会覆盖原来的区域。

经过在在此以前的渲染的上方重新渲染图像,重写能够加快地方实体。也能够因此平等的不二等秘书籍加速最大的层,例如背景。

通过削减每一层的重绘区域,您曾经有效地为层和它们所包涵的实体找到优化攻略。

结束语

对画布实行分层是一个能够运用于具备交互式实时处境的优化计策。假诺想行使分支落到实处优化,您须要经过深入分析气象的重绘区域来虚拟气象怎么样重叠那个区域。一些光景是怀有重叠的重绘区域的集聚,能够定义层,由此它们是渲染分层画布的好好候选。假使您须求粒子系统或大气物理对象碰撞在一块,对画布实行分层或者是三个很好的优化增选。

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参考资料

学习

  • Google Chrome Task Manager:领会哪些使用 Task Manager(义务管理器)获得在 谷歌(Google) Chrome 中运维的一定进度的详细音信,或许强制关闭行为十三分的选项卡或应用程序。
  • GPU Accelerated Compositing in Chrome:获得有关在 Chrome 中的硬件加快合成的兑现背景和细节。
  • Parallax:在 Wikipedia 上读书有关视差效果的越多材料。
  • “选取 HTML5 canvas 绘制美好的图形“(developerWorks,二零一一年 2 月):通晓怎么运用一个简短而庞大的 HTML 成分 Canvas 来拉长你的 Web 页面。
  • HTML5 Canvas:观望此演示,它重申于画布 API 的应用,并向你演示怎么样绘制三个很轻巧的卡通片。
  • “HTML5 基础知识,第 4 部分:最终的通盘:Canvas 成分“(developerWorks,贰零壹贰年 7 月):阅读那些对 HTML5 canvas 成分的介绍。当中的多少个示范能够印证所归纳的函数。
  • Canvas Pixel Manipulation:观望此演示,它是管制画布以开垦有效的视觉资金财产的七个很好的亲自过问,它出自 Safari Dev Center。
  • WHATWG:研究该社区,它由使用 W3C 来调优 HTML5 的开采人士组成。
  • Canvas 教程:查看那些来自 Mozilla 开采人士的学科和示范。
  • HTML5 Canvas 参考:浏览 W3Schools.com 有用的勤学苦练,帮助您驾驭画布知识。
  • jQuery Events API:通晓用于注册行为的方法,使其在顾客与浏览器交互时生效。
  • developerWorks Web 开垦专区:查找包罗三个依据Web 的化解方案的篇章。参阅Web 开垦本事库,获得各个本事小说和技术、教程、标准以及 IBM Redbooks。
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编辑:Web前端 本文来源:使用分层画布来优化HTML5渲染的教程,画布渲染

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