路徑

<path> 元素是 SVG 基本形狀庫中最強大的元素。它可以用於建立直線、曲線、弧線等。

路徑透過組合多條直線或曲線來建立複雜形狀。僅由直線組成的複雜形狀可以作為 <polyline> 元素建立。雖然 <polyline><path> 元素可以建立相似的形狀,但 <polyline> 元素需要大量的小直線來模擬曲線,並且在放大到更大尺寸時縮放效果不佳。

在繪製 SVG 時,對路徑的良好理解非常重要。雖然不建議使用 XML 編輯器或文字編輯器建立複雜的路徑,但瞭解它們的工作原理將有助於識別和修復 SVG 中的顯示問題。

<path> 元素的形狀由一個引數定義:d。(更多資訊請參見基本形狀。)d 屬性包含一系列命令和這些命令使用的引數。

每個命令都由一個特定的字母例項化(例如,建立類、命名和定位)。例如,讓我們移動到 x 和 y 座標 (10, 10)。“移動到”命令用字母 M 呼叫。當解析器遇到這個字母時,它就知道需要移動到一個點。因此,要移動到 (10, 10),要使用的命令是 M 10 10。之後,解析器開始讀取下一個命令。

所有命令也都有兩種變體。大寫字母指定頁面上的絕對座標,小寫字母指定相對座標(例如,*從上一個點向上移動 10px,向左移動 7px*)。

d 引數中的座標始終沒有單位,因此在使用者座標系中。稍後,我們將學習如何轉換路徑以適應其他需求。

直線命令

<path> 節點有五個直線命令。第一個命令是“移動到”或 M,上面已描述過。它接受兩個引數,一個 x 座標 (x) 和一個 y 座標 (y) 以移動到。如果游標已經在頁面上的某個位置,則不會繪製線條來連線這兩個位置。“移動到”命令出現在路徑的開頭,用於指定繪圖的起始位置。例如:

M x y
(or)
m dx dy

在下面的例子中,只有一個點在 (10, 10)。但是請注意,如果路徑只是正常繪製,它不會顯示。例如:

html
<svg width="100" height="100" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M10 10" />
</svg>

有三個命令用於繪製線條。最通用的是“畫線到”命令,用 L 呼叫。L 接受兩個引數——x 和 y 座標——並從當前位置繪製一條線到新位置。

L x y
(or)
l dx dy

有兩種縮寫形式用於繪製水平線和垂直線。H 繪製水平線,V 繪製垂直線。這兩個命令都只接受一個引數,因為它們只沿一個方向移動。

H x
(or)
h dx

V y
(or)
v dy

一個簡單的開始是繪製一個形狀。我們將從一個矩形開始(與使用 <rect> 元素可以更輕鬆地建立的矩形型別相同)。它只由水平線和垂直線組成。

html
<svg width="100" height="100" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M 10 10 H 90 V 90 H 10 L 10 10" />
</svg>

我們可以透過使用“閉合路徑”命令(用 Z 呼叫)來稍微縮短上面的路徑宣告。此命令從當前位置繪製一條直線回到第一個未閉合點(如果存在,則為最後一個 Z 命令後的第一個點,否則為路徑中的第一個點),並以線連線閉合路徑。它通常放在路徑節點的末尾,但並非總是如此。大寫和小寫命令之間沒有區別。

Z
(or)
z

所以我們上面的路徑可以縮短為

xml
<path d="M 10 10 H 90 V 90 H 10 Z" fill="transparent" stroke="black" />

這些命令的相對形式也可以用來繪製相同的圖片。相對命令透過使用小寫字母呼叫,它們不是將游標移動到精確的座標,而是相對於其最後位置移動。例如,由於我們的矩形是 80×80,<path> 元素可以寫成

xml
<path d="M 10 10 h 80 v 80 h -80 Z" fill="transparent" stroke="black" />

路徑將移動到點 (10, 10),然後向右水平移動 80 個點,然後向下 80 個點,然後向左 80 個點,然後返回到起點。

在這些示例中,使用 <polygon><polyline> 元素可能更直觀。然而,路徑在 SVG 繪圖中經常使用,開發者可能更習慣使用它們。使用其中一個並沒有真正的效能損失或增益。

曲線命令

有三種不同的命令可以用來建立平滑曲線。其中兩種曲線是 貝塞爾曲線,第三種是“弧線”或圓形的一部分。您可能已經在使用 Inkscape、Illustrator 或 Photoshop 中的路徑工具獲得了貝塞爾曲線的實踐經驗。貝塞爾曲線的數量是無限的,但 <path> 元素中只有兩種:一種是三次曲線,用 C 呼叫,另一種是二次曲線,用 Q 呼叫。

貝塞爾曲線

三次曲線 C 是一種稍微複雜的曲線。三次貝塞爾曲線為每個點接受兩個控制點。因此,要建立三次貝塞爾曲線,需要指定三組座標。

C x1 y1, x2 y2, x y
(or)
c dx1 dy1, dx2 dy2, dx dy

最後一組座標 (x, y) 指定線條應在哪裡結束。另外兩個是控制點。(x1, y1) 是曲線起點的控制點,(x2, y2) 是曲線終點的控制點。控制點本質上描述了從每個點開始的線的斜率。然後,貝塞爾函式建立一條平滑曲線,從線起點建立的斜率過渡到另一端的斜率。

html
<svg width="190" height="160" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M 10 10 C 20 20, 40 20, 50 10" stroke="black" fill="transparent" />
  <path d="M 70 10 C 70 20, 110 20, 110 10" stroke="black" fill="transparent" />
  <path
    d="M 130 10 C 120 20, 180 20, 170 10"
    stroke="black"
    fill="transparent" />
  <path d="M 10 60 C 20 80, 40 80, 50 60" stroke="black" fill="transparent" />
  <path d="M 70 60 C 70 80, 110 80, 110 60" stroke="black" fill="transparent" />
  <path
    d="M 130 60 C 120 80, 180 80, 170 60"
    stroke="black"
    fill="transparent" />
  <path
    d="M 10 110 C 20 140, 40 140, 50 110"
    stroke="black"
    fill="transparent" />
  <path
    d="M 70 110 C 70 140, 110 140, 110 110"
    stroke="black"
    fill="transparent" />
  <path
    d="M 130 110 C 120 140, 180 140, 170 110"
    stroke="black"
    fill="transparent" />
</svg>

上面的例子建立了九條三次貝塞爾曲線。隨著曲線向右移動,控制點在水平方向上散開。隨著曲線向下移動,它們與端點之間的距離變得更遠。這裡需要注意的是,曲線沿第一個控制點的方向開始,然後彎曲,使其沿第二個控制點的方向到達。

可以將多條貝塞爾曲線串聯起來,以建立擴充套件的平滑形狀。通常,點一側的控制點將是另一側使用的控制點的反射,以保持斜率恆定。在這種情況下,可以使用三次貝塞爾曲線的快捷版本,用命令 S(或 s)表示。

S x2 y2, x y
(or)
s dx2 dy2, dx dy

S 生成與之前相同型別的曲線——但如果它跟隨另一個 S 命令或 C 命令,則假定第一個控制點是先前使用的控制點的反射。如果 S 命令不跟隨另一個 SC 命令,則將游標的當前位置用作第一個控制點。結果與 Q 命令使用相同引數生成的結果不同,但相似。

下面顯示了這種語法的一個示例,左圖中紅色顯示了指定的控制點,藍色顯示了推斷的控制點。

html
<svg width="190" height="160" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path
    d="M 10 80 C 40 10, 65 10, 95 80 S 150 150, 180 80"
    stroke="black"
    fill="transparent" />
</svg>

另一種貝塞爾曲線,用 Q 呼叫的二次曲線,實際上比三次曲線更簡單。它需要一個控制點,該控制點確定曲線在起點和終點的斜率。它接受兩個引數:控制點和曲線的終點。

注意: q 的座標增量都相對於前一個點(也就是說,dxdy 不相對於 dx1dy1)。

Q x1 y1, x y
(or)
q dx1 dy1, dx dy
html
<svg width="190" height="160" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M 10 80 Q 95 10 180 80" stroke="black" fill="transparent" />
</svg>

與三次貝塞爾曲線一樣,有一個快捷方式用於將多個二次貝塞爾曲線串聯起來,用 T 呼叫。

T x y
(or)
t dx dy

此快捷方式檢視先前使用的控制點並從中推斷出一個新控制點。這意味著在第一個控制點之後,可以透過僅指定終點來建立相當複雜的形狀。

這僅在之前的命令是 QT 命令時有效。否則,控制點被假定與前一個點相同,並且只會繪製線條。

html
<svg width="190" height="160" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path
    d="M 10 80 Q 52.5 10, 95 80 T 180 80"
    stroke="black"
    fill="transparent" />
</svg>

兩種曲線都會產生相似的結果,儘管三次曲線在曲線的具體外觀上提供了更大的自由度。決定使用哪種曲線取決於具體情況以及線條的對稱性。

弧線

另一種可以使用 SVG 建立的曲線是弧線,透過 A 命令呼叫。弧線是圓形或橢圓的一部分。

對於給定的 x 半徑和 y 半徑,可以連線任意兩個點的橢圓有兩個(只要它們在圓的半徑內)。沿著這兩個圓中的任何一個,有兩條可能的路徑可以連線這些點——因此在任何情況下,都有四條可能的弧線可用。

正因為如此,弧線需要相當多的引數

A rx ry x-axis-rotation large-arc-flag sweep-flag x y
a rx ry x-axis-rotation large-arc-flag sweep-flag dx dy

在開始時,弧線元素接受 x 半徑和 y 半徑的兩個引數。如果需要,請參閱 <ellipse> 及其行為。最後兩個引數指定繪製終點的 x 和 y 座標。這四個值共同定義了弧線的基本結構。

第三個引數描述了弧線的旋轉。這最好透過一個例子來解釋

html
<svg width="320" height="320" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path
    d="M 10 315
       L 110 215
       A 30 50 0 0 1 162.55 162.45
       L 172.55 152.45
       A 30 50 -45 0 1 215.1 109.9
       L 315 10"
    stroke="black"
    fill="green"
    stroke-width="2"
    fill-opacity="0.5" />
</svg>

該示例顯示一個對角線穿過頁面的 <path> 元素。在其中心,有兩個橢圓形弧線被切出(x 半徑 = 30,y 半徑 = 50)。在第一個中,x 軸旋轉保持為 0,因此弧線圍繞的橢圓(顯示為灰色)是垂直方向的。然而,對於第二個弧線,x 軸旋轉設定為 -45 度。這旋轉了橢圓,使其與路徑方向的小軸對齊,如示例影像中的第二個橢圓所示。

對於上圖中未旋轉的橢圓,只有兩個不同的弧線,而不是四個可供選擇,因為從弧線起點到終點繪製的線穿過橢圓的中心。在一個稍作修改的例子中,可以看到形成四個不同弧線的兩個橢圓

html
<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width="320" height="320">
  <path
    d="M 10 315
       L 110 215
       A 36 60 0 0 1 150.71 170.29
       L 172.55 152.45
       A 30 50 -45 0 1 215.1 109.9
       L 315 10"
    stroke="black"
    fill="green"
    stroke-width="2"
    fill-opacity="0.5" />
</svg>

請注意,每個藍色橢圓都由兩個弧線形成,具體取決於順時針或逆時針方向。每個橢圓都有一條短弧線和一條長弧線。這兩個橢圓只是彼此的映象。它們沿著從起點到終點形成的線翻轉。

如果起點到終點之間的距離超出了橢圓的 xy 半徑所能達到的範圍,則橢圓的半徑將被最小程度地擴充套件,以便它能夠到達起點到終點。此頁面底部的互動式程式碼筆很好地演示了這一點。要確定橢圓的半徑是否足夠大以需要擴充套件,需要解決一個方程組,例如 Wolfram Alpha 上的這個。此計算用於未旋轉的橢圓,起點到終點為 (110, 215) → (150.71, 170.29)。解 (x, y) 是橢圓的中心。如果橢圓的半徑太小,解將是 虛數。第二次計算用於未旋轉的橢圓,起點到終點為 (110, 215) → (162.55, 162.45)。解有一個小的虛數分量,因為橢圓剛好被擴充套件了。

上面提到的四種不同的路徑由接下來的兩個引數標誌決定。如前所述,仍然有兩個可能的橢圓可供路徑圍繞,並且在兩個橢圓上都有兩條不同的可能路徑,總共有四條可能的路徑。第一個引數是 large-arc-flag。它決定弧線應大於還是小於 180 度;最終,這個標誌決定了弧線將圍繞給定圓的哪個方向行駛。第二個引數是 sweep-flag。它決定弧線應該以正角度還是負角度開始移動,這實際上選擇將圍繞兩個圓中的哪一個行駛。下面的示例顯示了所有四種可能的組合,以及每種情況的兩個圓。

html
<svg width="360" height="360" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path
    d="M 100 100
       A 45 45, 0, 0, 0, 145 145
       L 145 100 Z"
    fill="#00FF00A0"
    stroke="black"
    stroke-width="2" />
  <path
    d="M 250 100
       A 45 45, 0, 1, 0, 295 145
       L 295 100 Z"
    fill="#FF0000A0"
    stroke="black"
    stroke-width="2" />
  <path
    d="M 100 250
       A 45 45, 0, 0, 1, 145 295
       L 145 250 Z"
    fill="#FF00FFA0"
    stroke="black"
    stroke-width="2" />
  <path
    d="M 250 250
       A 45 45, 0, 1, 1, 295 295
       L 295 250 Z"
    fill="#0000FFA0"
    stroke="black"
    stroke-width="2" />
  <path
    d="M 45 45 L 345 45 L 345 345 L 45 345 Z M 195 45 L 195 345 M 45 195 L 345 195"
    fill="none"
    stroke="black" />
  <text x="140" y="20" font-size="20" fill="black">Large arc flag</text>
  <text
    x="-15"
    y="195"
    font-size="20"
    fill="black"
    transform="rotate(-90)"
    transform-origin="20 195">
    Sweep flag
  </text>
  <text x="120" y="40" font-size="20" fill="black">0</text>
  <text x="270" y="40" font-size="20" fill="black">1</text>
  <text x="30" y="120" font-size="20" fill="black">0</text>
  <text x="30" y="270" font-size="20" fill="black">1</text>
</svg>

弧線是建立圖形中圓形或橢圓形部分的簡單方法。例如,餅圖的每個部分都需要不同的弧線。

如果從 <canvas> 切換到 SVG,弧線可能是最難學習的部分,但它們也更強大。完整的圓形和橢圓是 SVG 弧線難以繪製的唯一形狀。因為圍繞圓的任何路徑的起點和終點是同一個點,所以可以選擇的圓的數量是無限的,並且實際路徑是未定義的。可以透過使路徑的起點和終點稍微偏斜,然後用另一個路徑段連線它們來近似它們。例如,可以透過為每個半圓使用一個弧線來製作一個圓。在這一點上,通常更容易使用真正的 <circle><ellipse> 節點。這個互動式演示可能有助於理解 SVG 弧線背後的概念。