理解 HTML5 Canvas 中逻辑像素与物理像素的关系

在使用 HTML5 Canvas 时，开发者经常会遇到一个困惑：为什么鼠标的 offsetX 和 offsetY 和我绘制的图形坐标对不上？这通常是因为 Canvas 的逻辑像素大小和物理像素大小不一致。本文将详细解释这个问题，并给出通用解决方案。

什么是逻辑像素和物理像素？

逻辑像素

是 Canvas 内部的绘图坐标系大小，由 Canvas 元素的 width 和 height 属性决定。
例如：
```
<canvas width="400" height="400"></canvas>
```
上面的代码定义了一个 400x400 的逻辑像素大小。绘图时坐标范围为 (0, 0) 到 (400, 400)。

物理像素

是 Canvas 在网页中实际显示的尺寸，由 CSS 样式的 width 和 height 控制。
例如：
```
<canvas width="400" height="400" style="width: 200px; height: 200px;"></canvas>
```
上面的代码将 Canvas 的显示缩小了一半，视觉上它是一个 200x200 的区域，但绘图坐标仍然是 (0, 0) 到 (400, 400)。

为什么鼠标事件会出现问题？

当鼠标点击 Canvas 时，offsetX 和 offsetY 是基于 物理像素 的鼠标位置，而绘图坐标是基于 逻辑像素 的。两者之间的比例由 Canvas 的逻辑大小和 CSS 显示大小的关系决定。

例如：

<canvas width="400" height="400" style="width: 200px; height: 200px;"></canvas>

逻辑像素：绘制一个矩形，坐标为 (50, 50, 100, 100)。
物理像素：鼠标点击位置为 (100, 100)，但因为显示缩小了一半，offsetX 实际代表逻辑坐标的 (200, 200)。

结果：鼠标事件坐标和图形坐标完全对不上！

如何解决？

解决问题的关键是计算 逻辑坐标和物理坐标之间的缩放比例，然后对鼠标事件的坐标进行调整。

通用解决方案：动态计算缩放比例

通过 Canvas 的 getBoundingClientRect() 方法，可以获取 Canvas 在页面中的物理尺寸，再结合其逻辑大小计算缩放比例。

以下是完整代码实现：

handleMouseDown(e) {
  const dom = this.$refs.canvasRef; // 获取 Canvas DOM
  const rect = dom.getBoundingClientRect(); // 获取物理大小

  // 计算缩放比例
  const scaleX = dom.width / rect.width; // X 轴缩放比例
  const scaleY = dom.height / rect.height; // Y 轴缩放比例

  // 调整鼠标坐标
  const offsetX = e.offsetX * scaleX;
  const offsetY = e.offsetY * scaleY;

  console.log(`Adjusted Mouse Position: (${offsetX}, ${offsetY})`);
}

完整案例：支持高分辨率与 CSS 缩放的 Canvas 鼠标交互

以下是一个完整的 Canvas 鼠标点击交互案例，解决逻辑像素和物理像素不一致的问题。

HTML

<canvas id="myCanvas" width="800" height="800" style="width: 400px; height: 400px; border: 1px solid black;"></canvas>

JavaScript

const canvas = document.getElementById("myCanvas");
const ctx = canvas.getContext("2d");

// 绘制一个矩形
ctx.fillStyle = "blue";
ctx.fillRect(200, 200, 200, 200);

// 监听鼠标点击事件
canvas.addEventListener("mousedown", (e) => {
  // 获取物理大小
  const rect = canvas.getBoundingClientRect();

  // 计算缩放比例
  const scaleX = canvas.width / rect.width;
  const scaleY = canvas.height / rect.height;

  // 调整鼠标坐标
  const offsetX = e.offsetX * scaleX;
  const offsetY = e.offsetY * scaleY;

  console.log(`Mouse Logical Position: (${offsetX}, ${offsetY})`);

  // 检测点击是否在矩形内
  if (
    offsetX >= 200 && offsetX <= 400 &&
    offsetY >= 200 && offsetY <= 400
  ) {
    alert("You clicked inside the rectangle!");
  }
});

适配高分辨率屏幕（Retina 屏幕）

在高分辨率屏幕上，Canvas 的默认显示分辨率可能不足，导致图形模糊。为了解决这个问题，可以在逻辑像素上增加分辨率，同时按比例调整 CSS 样式。

解决方案

设置高分辨率 Canvas：

const dpr = window.devicePixelRatio || 1;
canvas.width = 400 * dpr; // 提高逻辑像素
canvas.height = 400 * dpr;
canvas.style.width = "400px"; // 设置 CSS 尺寸
canvas.style.height = "400px";

ctx.scale(dpr, dpr); // 按设备像素比缩放绘图

鼠标事件仍然适用缩放比例，无需额外调整。

总结

核心点

逻辑像素 vs. 物理像素
- 逻辑像素由 width 和 height 定义，用于绘图。
- 物理像素由 CSS 控制，影响显示大小。
鼠标事件坐标映射
- 使用 getBoundingClientRect() 获取物理大小。
- 根据缩放比例调整 offsetX 和 offsetY。
适配高分辨率屏幕
- 提升逻辑像素分辨率。
- 使用 scale 方法确保绘图清晰。