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前端实现 SVG 转 PNG

前言

svg 是一种矢量图形,在 web 上应用很广泛,但是很多时候由于应用的场景,常常需要将 svg 转为 png 格式,下载到本地等。随着浏览器对 HTML 5 的支持度越来越高,我们可以把 svg 转为 png 的工作交给浏览器来完成。

一般方式

  1. 创建 imageimage,src = xxx.svg;
  2. 创建 canvas,dragImage 将图片贴到 canvas 上;
  3. 利用 toDataUrl 函数,将 canvas 的表示为 url;
  4. new image, src = url, download = download.png;

但是,在转换的时候有时有时会碰到如下的如下的两个问题:

问题 1 :浏览器对 canvas 限制

Canvas 的 W3C 的标准上没有提及 canvas 的最大高/宽度和面积,但是每个厂商的浏览器出于浏览器性能的考虑,在不同的平台上设置了最大的高/宽度或者是渲染面积,超过了这个阈值渲染的结果会是空白。测试了几种浏览器的 canvas 性能如下:

  • chrome1

    - 最大面积:268, 435, 456 px^2 = 16, 384 px * 16, 384 px
    - 最大宽/高:32, 767 px
    
  • firefox2

    • 最大面积:32, 767 px * 16, 384 px
    • 最大宽/高:32, 767px
  • safari 1

    • 最大面积: 268, 435, 456 px^2 = 16, 384 px * 16, 384 px
  • ie 10 3

    • 最大宽/高: 8, 192px * 8, 192px

在一般的 web 应用中,可能很少会超过这些限制。但是,如果超过了这些限制,则会导致导出为空白或者由于内存泄露造成浏览器崩溃。

而且从另一方面来说,导出 png 也是一项很消耗内存的操作,粗略估算一下,导出 16, 384 px 16, 384 px 的 svg 会消耗 16384 16384 * 4 / 1024 / 1024 = 1024 M 的内存。所以,在接近这些极限值的时候,浏览器也会反应变慢,能否导出成功也跟系统的可用内存大小等等都有关系。

对于这个问题,有如下两种解决方法:

  1. 将数据发送给后端,在后端完成转换;
  2. 前端将 svg 切分成多个图片导出;

第一种方法可以使用 PhantomJS、inkscape、ImageMagick 等工具,相对来说比较简单,这里我们主要探讨第二种解决方法。

svg 切分成多个图片导出

思路:浏览器虽然对 canvas 有尺寸和面积的限制,但是对于 image 元素并没有明确的限制,也就是第一步生成的 image 其实显示是正常的,我们要做的只是在第二步 dragImage 的时候分多次将 image 元素切分并贴到 canvas 上然后下载下来。
同时,应注意到 image 的载入是一个异步的过程。

关键代码

// 构造 svg Url,此处省略将 svg 经字符过滤后转为 url 的过程。
var svgUrl = DomURL.createObjectURL(blob);
var svgWidth = document.querySelector('#kity_svg').getAttribute('width');
var svgHeight = document.querySelector('#kity_svg').getAttribute('height');

// 分片的宽度和高度,可根据浏览器做适配
var w0 = 8192;
var h0 = 8192;

// 每行和每列能容纳的分片数
var M = Math.ceil(svgWidth / w0);
var N = Math.ceil(svgHeight / h0);

var idx = 0;
loadImage(svgUrl).then(function(img) {

    while(idx < M * N) {
        // 要分割的面片在 image 上的坐标和尺寸
        var targetX = idx % M * w0,
            targetY = idx / M * h0,
            targetW = (idx + 1) % M ? w0 : (svgWidth - (M - 1) * w0),
            targetH = idx >= (N - 1) * M ? (svgHeight - (N - 1) * h0) : h0;

        var canvas = document.createElement('canvas'),
            ctx = canvas.getContext('2d');

            canvas.width = targetW;
            canvas.height = targetH;

            ctx.drawImage(img, targetX, targetY, targetW, targetH, 0, 0, targetW, targetH);

            console.log('now it is ' + idx);

            // 准备在前端下载
            var a = document.createElement('a');
            a.download = 'naotu-' + idx + '.png';
            a.href = canvas.toDataURL('image/png');
            
            var clickEvent = new MouseEvent('click', {
                'view': window,
                'bubbles': true,
                'cancelable': false
            });

            a.dispatchEvent(clickEvent);

        idx++;
    }

}, function(err) {
    console.log(err);
});

// 加载 image
function loadImage(url) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        var image = new Image();

        image.src = url;
        image.crossOrigin = 'Anonymous';
        image.onload = function() {
            resolve(this);
        };

        image.onerror = function(err) {
            reject(err);
        };
    });    
}

说明:

  1. 由于在前端下载有浏览器兼容性、用户体验等问题,在实际中,可能需要将生成后的数据发送到后端,后端压缩为一个压缩包下载。
  2. 分片的尺寸这里使用的是 8192 9192,在实际中,为了增强兼容性和体验,可以根据浏览器和平台做适配,例如在 iOS 下的 safari 的最大面积是 4096 4096。

问题 2 :导出包含图片的 svg

在导出的时候,还会碰到另一个问题:如果 svg 里面包含图片,你会发现通过以上方法导出的 png 里面,原来的图片是不显示的。一般认为是 svg 里面包含的图片跨域了,但是如果你把这个图片换成本域的图片,还是会出现这种情况。

svg-to-png-e1.png

图片中上部分是导出前的 svg,下图是导出后的 png。svg 中的图片是本域的,在导出后不显示。

问题来源

我们按照文章最开始提出的步骤,逐步排查,会发现在第一步的时候,svg 中的图片就不显示了。也就是,当 image 元素的 src 为一个 svg,并且 svg 里面包含图片,那么被包含的图片是不会显示的,即使这个图片是本域的。

W3C 关于这个问题并没有做说明,最后在 https://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=628747 找到了关于这个问题的说明。意思是:禁止这么做是出于安全考虑,svg 里面引用的所有 外部资源 包括 image, stylesheet, script 等都会被阻止。

里面还举了一个例子:假设没有这个限制,如果一个论坛允许用户上传这样的 svg 作为头像,就有可能出现这样的场景,一位黑客上传 svg 作为头像,里面包含代码:<image xlink:href="http://evilhacker.com/myimage.png">(假设这位黑客拥有对于 evilhacker.com 的控制权),那么这位黑客就完全能做到下面的事情:

  • 只要有人查看他的资料,evilhacker.com 就会接收到一次 ping 的请求(进而可以拿到查看者的 ip);
  • 可以做到对于不同的 ip 地址的人展示不一样的头像;
  • 可以随时更换头像的外观(而不用通过论坛管理员的审核)。

看到这里,大概就明白了整个问题的来龙去脉了,当然还有一点原因可能是避免图像递归。

解决办法

思路:由于安全因素,其实第一步的时候,图片已经显示不出来了。那么我们现在考虑的方法是在第一步之后遍历 svg 的结构,将所有的 image 元素的 url、位置和尺寸保存下来。在第三步之后,按顺序贴到 canvas 上。这样,最后导出的 png 图片就会有 svg 里面的 image。
关键代码

// 此处略去生成 svg url 的过程
var svgUrl = DomURL.createObjectURL(blob);
var svgWidth = document.querySelector('#kity_svg').getAttribute('width');
var svgHeight = document.querySelector('#kity_svg').getAttribute('height');

var embededImages = document.querySelectorAll('#kity_svg image');
// 由 nodeList 转为 array
embededImages = Array.prototype.slice.call(embededImages);
// 加载底层的图
loadImage(svgUrl).then(function(img) {

var canvas = document.createElement('canvas'),
ctx = canvas.getContext("2d");

canvas.width = svgWidth;
canvas.height = svgHeight;

ctx.drawImage(img, 0, 0);
    // 遍历 svg 里面所有的 image 元素
    embededImages.reduce(function(sequence, svgImg){
    
        return sequence.then(function() {
            var url = svgImg.getAttribute('xlink:href') + 'abc',
                dX = svgImg.getAttribute('x'),
                dY = svgImg.getAttribute('y'),
                dWidth = svgImg.getAttribute('width'),
                dHeight = svgImg.getAttribute('height');

            return loadImage(url).then(function(sImg) {
                ctx.drawImage(sImg, 0, 0, sImg.width, sImg.height, dX, dY, dWidth, dHeight);
            }, function(err) {
                console.log(err);
            });
        }, function(err) {
            console.log(err);
        });
    }, Promise.resolve()).then(function() {
        // 准备在前端下载
        var a = document.createElement("a");
        a.download = 'download.png';
        a.href = canvas.toDataURL("image/png");
        
        var clickEvent = new MouseEvent("click", {
            "view": window,
            "bubbles": true,
            "cancelable": false
        });

        a.dispatchEvent(clickEvent);

        });

      }, function(err) {
           console.log(err);
   })

   // 省略了 loadImage 函数
   // 代码和第一个例子相同

说明

  1. 例子中 svg 里面的图像是根节点下面的,因此用于表示位置的 x, y 直接取来即可使用,在实际中,这些位置可能需要跟其他属性做一些运算之后得出。如果是基于一些 svg 库构建的,那么可以直接使用库里面用于定位的函数,比直接从底层运算更加方便和准确。
  2. 我们这里讨论的是本域的图片的导出问题,跨域的图片由于「污染了」画布,在执行 toDataUrl 函数的时候会报错。

结语

在这里和大家分享了在前端将 svg 转为 png 的方法和过程中可能会遇到的两个问题,一个是浏览器对 canvas 的尺寸限制,另一个是导出图片的问题。当然,这两个问题还有其他的解决方法,同时由于知识所限,本文内容难免有纰漏,欢迎大家批评指正。最后感谢 @techird@Naxior 关于这两个问题的讨论。

参考资料

  1. StackOverflow 上关于 canvas 的尺寸限制:http://stackoverflow.com/questions/6081483/maximum-size-of-a-canvas-element
  2. Chromium 关于 canvas 的 issue:https://code.google.com/p/chromium/issues/detail?id=339725
  3. Chrome, Firefox 用到的图形库 skia : https://skia.org/
  4. Safari 的关于 canvas 面积限制的源码: http://trac.webkit.org/browser/trunk/Source/WebCore/html/HTMLCanvasElement.cpp#L67
  5. IE 关于 canvas 的限制说明:https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ff975062(v=vs.85).aspx
  6. SVG 加载外部资源的讨论:https://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=628747

  1. OSX 10.11, Safari 版本 9.0.1 (11601.2.7.2)
  2. Firefox 版本 42.0
  3. IE 版本 10.0.9200.17414
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