Реализация двойной буферизации в HTML5/Canvas для анимации

Быстрый ответ

Canvas HTML5 предоставляет непосредственную поддержку двойной буферизации. Вся отрисовка производится в области, невидимой для пользователя, и только по завершении этого процесса переносится на видимую часть холста. Для использования двойной буферизации вам следует создать второй, скрытый холст, на котором реализуется отрисовка, после чего готовое изображение может быть перенесено на основной холст. Пример кода выглядит следующим образом:

// Создаем невидимый холст для рисования
var buffer = document.createElement('canvas').getContext('2d');
buffer.canvas.width = 500; buffer.canvas.height = 500;

// Рисуем на buffer
buffer.arc(100, 75, 50, 0, Math.PI * 2);
buffer.stroke();

// Переносим результат на основной холст
document.getElementById('myCanvas').getContext('2d').drawImage(buffer.canvas, 0, 0);

Благодаря такому подходу рендеринг происходит незаметно для пользователя, чего достигается устранение мерцания и общий прирост производительности.

Скрытый холст: ваш секретный помощник

Определенное улучшение производительности анимации приносит использование скрытого холста. Это позволяет избежать мерцания и обеспечивает плавность визуализации.

Создайте неявный слой для рисования

// Инициализируем скрытый холст
var buffer = document.createElement('canvas');
buffer.width = 800;
buffer.height = 600;
var bufferContext = buffer.getContext('2d');

// Реализуем рисунок на скрытом холсте
bufferContext.beginPath();
bufferContext.arc(100, 75, 50, 0, Math.PI * 2);
bufferContext.fillStyle = 'blue';
bufferContext.fill();

Подробнее об этом расскажет наш спикер на видео

Передайте результат на основной холст

// Выводим результаты анимации
function animate() {
    requestAnimationFrame(animate);
   
    // Переносим содержимое скрытого холста на основной
    var displayContext = document.getElementById('myCanvas').getContext('2d');
    displayContext.drawImage(buffer, 0, 0);
}
animate();

Управление отображением с помощью CSS

С помощью CSS вы можете скрыть буферный холст и управлять отображением его содержимого.

#bufferCanvas {
    visibility: hidden;
    position: absolute;
}

Мультиплексируйте буфер для подготовки кадров

Используйте массив буферов для эффективной обработки сложных сцен или раннего рендеринга сцен.

// Создаем массив буферов
var buffers = [];
for (let i = 0; i < numOfBuffers; i++) {
    let newBuffer = document.createElement('canvas').getContext('2d');
    // Конфигурируем новые буферы
    buffers.push(newBuffer);
}

С помощью сетки буферов можно асинхронно подготавливать содержимое и гарантировать плавность рендеринга.

Оптимизация работы с холстом

Двойная буферизация способствует не только исключению мерцания, но и оптимизации использования ресурсов.

Переключение видимости холстов с помощью style.visibility

Используйте style.visibility для контроля отображения холстов в JavaScript.

Плавность благодаря requestAnimationFrame()

Для синхронизации анимаций применяйте requestAnimationFrame(), обновление которой синхронизируется с режимом браузера.

Многопоточность с OffscreenCanvas

OffscreenCanvas позволяет вводить операции рисования в веб-воркере, благодаря чему обеспечивается многопоточность.

// Передаем холст в веб-воркер
var offscreen = document.getElementById('myCanvas').transferControlToOffscreen();
var worker = new Worker('worker.js');
worker.postMessage({ canvas: offscreen }, [offscreen]);

В веб-воркере (worker.js) операции проводятся асинхронно, свободное время основного потока.

Визуализация

Добавьте в свои веб-проекты реализацию дублирования сцен посредством двойной буферизации для незаметной замены содержимого холста и плавного перехода между кадрами.

Дополнительные советы по двойной буферизации

Согласованность размеров

Следите за тем, чтобы размеры буферного холста соответствовали основному, так как это поможет избежать искажений.

Тестирование производительности

Воспользуйтесь инструментами тестирования производительности, специфическими для использования браузеров.

Изучение технологии Canvas

Для глубокого понимания работы с холстом рекомендуем изучить материалы по HTML5 Canvas.

Полезные материалы

1. Изучите механику рендеринга HTML5 Canvas здесь.
2. Познакомьтесь с API Canvas на MDN.
3. Руководство по использованию requestAnimationFrame для анимации представлено на MDN.
4. Узнайте, как OffscreenCanvas повышает производительность Canvas здесь.
5. Дискуссии и решения вопросов по двойной буферизации Canvas доступны на Stack Overflow.
6. Гид по веб-воркерам для асинхронной обработки тут.