如何提高 Firefox 中 CanvasRenderingContext2D 的平滑度？

Question

我想在 canvas 中显示缩小的图像。这样做时，飞船底部出现锯齿状边缘，似乎禁用了抗锯齿。

这是在 Firefox 中生成的图像的缩放：

图像非常清晰，但我们看到锯齿状的边缘（尤其是飞船底部、挡风玻璃、鼻翼）。

在Chrome中：

图像保持清晰（舷窗保持清晰，所有线条）并且我们没有锯齿状边缘。只是云有点模糊了。

并且在禁用平滑的 Chrome 中：

我尝试将属性 imageSmoothingEnabled 设置为 true，但它在 Firefox 中没有效果，我的示例：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=UTF-8">
</head>
<body>
    <!-- <canvas id="canvas1" width="1280" height="720" style="width: 640px; height: 360px;"></canvas> -->
    <canvas id="canvas1" width="640" height="360" style="width: 640px; height: 360px;"></canvas>
    <script>
        const canvas = document.getElementById("canvas1")
        const ctx = canvas.getContext("2d")

        console.log("canvas size", canvas.width, canvas.height);

        const img = new Image()

        img.onload = () => {
            const smooth = true;
            ctx.mozImageSmoothingEnabled = smooth;
            ctx.webkitImageSmoothingEnabled = smooth;
            ctx.msImageSmoothingEnabled = smooth;
            ctx.imageSmoothingEnabled = smooth;
            // ctx.filter = 'blur(1px)';
            ctx.drawImage(img, 0, 0, 3840, 2160, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
        }

        img.src = "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/BFR_at_stage_separation_2-2018.jpg";
    </script>
</body>
</html>

如何应用抗锯齿？

编辑：在 Chrome 中查看网站时应用抗锯齿，但在 Firefox 中不应用。

编辑 2：更精确地比较图像。实际上，Firefox 似乎应用了一些图像增强功能，但在将 imageSmoothingEnabled 设置为 false

时并没有禁用它

编辑 3：将提到的 antialising 替换为 smoothing 因为似乎不仅仅涉及 AA。

到目前为止的解决方法（我很想听听你的建议！）：

用更多像素渲染 canvas，然后通过 CSS 缩小它 -> 手动移动质量/性能光标
使用离线工具调整图像大小 -> 非交互式
对图像应用 1px 模糊 -> 不再有锯齿状边缘，但显然图像模糊

使用模糊技术的屏幕截图：

Answer 1

高品质羽绒样品。

这个答案提供了一个下采样器，它可以在浏览器中获得一致的结果，并允许统一和非统一的广泛减少。

优点

它在质量方面具有显着优势，因为它可以使用 64 位浮点 JS 数字而不是 GPU 使用的 32 位浮点数。它还减少了 sRGB 而不是 2d API.

使用的较低质量的 RGB

缺点

它的缺点当然是性能。这可能会使它在对大图像进行下采样时变得不切实际。然而，它可以通过 web worker 并行运行，因此不会阻塞主 UI.

仅适用于 50% 或以下的降采样。只需要几个小模组就可以扩展到任何尺寸，但是这个例子选择了速度而不是多功能性。

99% 的查看结果的人几乎察觉不到质量提升。

区域样本

该方法对新目标像素下的源像素进行采样，根据重叠像素区域计算颜色。

下图将有助于理解其工作原理。

左侧显示较小的高分辨率源像素（蓝色）与新的低分辨率目标像素（红色）重叠。
右侧不识字源像素的哪些部分对目标像素颜色有贡献。 % 值是目标像素与每个源像素重叠的百分比。

过程概述。

首先我们创建 3 个值来将新的 R、G、B 颜色保持为零（黑色）

我们对目标像素下的每个像素执行以下操作。

计算目标像素和源像素之间的重叠区域。
将源像素重叠除以目标像素区域以获得源像素对目标像素颜色的贡献分数
将源像素 RGB 转换为 sRGB，归一化并乘以上一步计算的分数贡献，然后将结果添加到存储的 R、G、B 值。

处理完新像素下的所有像素后，新颜色 R、G、B 值将转换回 RGB 并添加到图像数据中。

完成后，像素数据将添加到 canvas 中，该 canvas 返回以供使用

例子

该示例将图像缩小约 ~ 1/4

完成后，示例显示缩放图像和通过 2D 缩放的图像 API。

您可以单击顶部图像在两种方法之间切换并比较结果。

/* Image source By SharonPapierdreams - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=97564904 */


// reduceImage(img, w, h) 
// img is image to down sample. w, h is down sampled image size.
// returns down sampled image as a canvas. 
function reduceImage(img, w, h) {
    var x, y = 0, sx, sy, ssx, ssy, r, g, b, a;
    const RGB2sRGB = 2.2;  // this is an approximation of sRGB
    const sRGB2RGB = 1 / RGB2sRGB;
    const sRGBMax = 255 ** RGB2sRGB;

    const srcW = img.naturalWidth;
    const srcH = img.naturalHeight;
    const srcCan = Object.assign(document.createElement("canvas"), {width: srcW, height: srcH});
    const sCtx = srcCan.getContext("2d");
    const destCan = Object.assign(document.createElement("canvas"), {width: w, height: h});
    const dCtx = destCan.getContext("2d");
    sCtx.drawImage(img, 0 , 0);
    const srcData = sCtx.getImageData(0,0,srcW,srcH).data;
    const destData = dCtx.getImageData(0,0,w,h);

    // Warning if yStep or xStep span less than 2 pixels then there may be
    // banding artifacts in the image
    const xStep = srcW / w, yStep = srcH / h;
    if (xStep < 2 || yStep < 2) {console.warn("Downsample too low. Should be at least 50%");}
    const area = xStep * yStep
    const sD = srcData, dD = destData.data;

    
    while (y < h) {
        sy = y * yStep;
        x = 0;
        while (x < w) {
            sx = x * xStep;
            const ssyB = sy + yStep;
            const ssxR = sx + xStep;
            r = g = b = a = 0;
            ssy = sy | 0;
            while (ssy < ssyB) {
                const yy1 = ssy + 1;
                const yArea = yy1 > ssyB ? ssyB - ssy : ssy < sy ? 1 - (sy - ssy) : 1;
                ssx = sx | 0;
                while (ssx < ssxR) {
                    const xx1 = ssx + 1;
                    const xArea = xx1 > ssxR ? ssxR - ssx : ssx < sx ? 1 - (sx - ssx) : 1;
                    const srcContribution = (yArea * xArea) / area;
                    const idx = (ssy * srcW + ssx) * 4;
                    r += ((sD[idx  ] ** RGB2sRGB) / sRGBMax) * srcContribution;
                    g += ((sD[idx+1] ** RGB2sRGB) / sRGBMax) * srcContribution;
                    b += ((sD[idx+2] ** RGB2sRGB) / sRGBMax) * srcContribution;
                    a +=  (sD[idx+3] / 255) * srcContribution;
                    ssx += 1;
                }
                ssy += 1;
            }
            const idx = (y * w + x) * 4;
            dD[idx]   = (r * sRGBMax) ** sRGB2RGB;
            dD[idx+1] = (g * sRGBMax) ** sRGB2RGB;
            dD[idx+2] = (b * sRGBMax) ** sRGB2RGB;
            dD[idx+3] = a * 255;
            x += 1;
        }
        y += 1;
    }

    dCtx.putImageData(destData,0,0);
    return destCan;
}









const scaleBy = 1/3.964; 
const img = new Image;
img.crossOrigin = "Anonymous";
img.src = "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/71/800_Houston_St_Manhattan_KS_3.jpg";
img.addEventListener("load", () => {
    const downScaled = reduceImage(img, img.naturalWidth * scaleBy | 0, img.naturalHeight * scaleBy | 0);
    const downScaleByAPI = Object.assign(document.createElement("canvas"), {width: downScaled.width, height: downScaled.height});
    const ctx = downScaleByAPI.getContext("2d");
    ctx.drawImage(img, 0, 0, ctx.canvas.width, ctx.canvas.height);
    const downScaleByAPI_B = Object.assign(document.createElement("canvas"), {width: downScaled.width, height: downScaled.height});
    const ctx1 = downScaleByAPI_B.getContext("2d");
    ctx1.drawImage(img, 0, 0, ctx.canvas.width, ctx.canvas.height);    
    img1.appendChild(downScaled);
    img2.appendChild(downScaleByAPI_B);
    info2.textContent = "Original image " + img.naturalWidth + " by " + img.naturalHeight + "px Downsampled to " + ctx.canvas.width + " by " + ctx.canvas.height+ "px"
    var a = 0;
    img1.addEventListener("click", () => {
        if (a) {
            info.textContent = "High quality JS downsampler";
            img1.removeChild(downScaleByAPI);
            img1.appendChild(downScaled);   
        } else {            
            info.textContent = "Standard 2D API downsampler"; 
            img1.removeChild(downScaled);
            img1.appendChild(downScaleByAPI);            
        }
        a = (a + 1) % 2;
    })
}, {once: true})

body { font-family: arial }

<br>Click first image to switch between JS rendered and 2D API rendered versions<br><br>
<span id="info2"></span><br><br>
<div id="img1"> <span id="info">High quality JS downsampler </span><br></div>
<div id="img2"> Down sampled using 2D API<br></div>

Image source <cite><a href="https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=97564904">By SharonPapierdreams - Own work, CC BY-SA 4.0,</a></cite>

关于 RGB V sRGB 的更多信息

sRGB 是所有数字媒体设备用来显示内容的颜色 space。人类看到亮度对数意味着显示设备的动态范围是 1 到 ~200,000，这将需要每个通道 18 位。

显示缓冲区通过将通道值存储为 sRGB 来克服这个问题。亮度在 0 - 255 范围内。当显示硬件将此值转换为光子时，它首先通过将其提高到 2.2 的幂来扩展 255 个值，以提供所需的高动态范围。

问题是处理显示缓冲区 (2D API) 忽略了这一点并且不扩展 sRGB 值。它被视为 RGB，导致颜色混合不正确。

图像显示了 sRGB 和 RGB（2D API 使用的 RGB）渲染之间的差异。

注意中间和右侧图像上的暗像素。那就是RGB渲染的结果。左图使用sRGB渲染，亮度没有损失

如何提高 Firefox 中 CanvasRenderingContext2D 的平滑度？

How to improve smoothing in CanvasRenderingContext2D in Firefox?

firefox

html5-canvas

antialiasing

到目前为止的解决方法（我很想听听你的建议！）：

高品质羽绒样品。

优点

缺点

区域样本

过程概述。

例子

关于 RGB V sRGB 的更多信息