JS图形编辑器场景坐标视口坐标的相互转换

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  • 场景坐标转换为视口坐标

图形编辑器坐标系

图形编辑器的坐标系有两种。

一个是场景（scene）坐标系，一个是 视口（viewport）坐标系。视口就是场景的一个子区域。

假设我们的视口的原点，离场景原点的坐标水平和垂直距离分别为 scrollX 和 scrollY。

先 不考虑缩放，假设我们在视口坐标上的某个地方点击了一下，这个坐标是 (x, y)。这个坐标在场景坐标系中，就是：

const sceneX = scrollX + x;
const sceneY = scrollY + y;

挺简单。

视口坐标转换为场景坐标

下面我们引入画布缩放，即画布可以缩小和放大，对应的一个比例值 zoom。

视口中的某个坐标 (x, y) 在场景坐标系，则是 ：

function viewportCoordsToSceneCoords(x, y, scrollX, scrollY, zoom) {
  return {
  x: scrollX + x / zoom,
  y: scrollY + y / zoom
  }
}

之所以要用 x 除以 zoom，是因为此时视口中展示的是缩放后的图形，里面的坐标都是缩放后的值。所以需要先转换为 zoom 值为 1 对应的真实值。

场景坐标转换为视口坐标

然后我们反过来，如何从场景坐标 (x, y) 转换为视口坐标？将前面的公式做等式变换即可：

function sceneCoordsToViewportCoords(x, y, scrollX, scrollY, zoom) {
  return {
  x: (x - scrollX) * zoom,
  y: (y - scrollY) * zoom
  };
}

我们通常是使用按键加滚轮的方式让画布以光标为中心进行缩放，或按按钮进行缩放，

为了让缩放后的场景还能对上缩放前光标的位置，我们需要计算缩放后的 scrollX 和 scrollY，进行校准。

核心思路是 保持缩放前点到视口左上角距离（视口坐标系）相同。

function calScrollVal(cx, cy, prevZoom, zoom, scrollX, scrollY) {
  // 先计算目标点的场景坐标（这里 cx 和 cy 是基于视口坐标系的）
  const { x: sceneX, y: sceneY } = viewportCoordsToSceneCoords(cx, cy, prevZoom, scrollX, scrollY);
  // 缩放后画布缩放比变成了 zoom，距离视口左上角的距离变成了 cx / zoom
  // 减去这个距离，就是新的 scrollX 了。
  const newScrollX = sceneX - cx / zoom;
  const newScrollY = sceneY - cy / zoom;
  return {
    x: newScrollX,
    y: newScrollY
  };
}

再说点别的。

可能会有这么一种情况，就是实际的视口区域的原点坐标有一些偏移，偏移了 offsetX 和 offsetY，见下图。

我们只需要将前面代码中的 scrollX 变成 (scrollX + offsetX)，scrollY 变成 (scrollY + offsetY)，其他不变。

就这些了。

总结一下，视口坐标是场景坐标平移并缩放后的结果，所以视口转场景，需要除以 zoom 再加上偏移值。在图形编辑器中，会有相当多的坐标系转换逻辑，这两个坐标系的关系需要好好消化理解，更多关于JS场景视口坐标转换的资料请关注我们其它相关文章！

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