神奇canvas 带你实现魔法摄像头

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2023年09月19日 05:26 · 阅读数 39

背景

我们用手机的摄像头自拍，很容易实现简单的自拍效果，如复古、黑白等等。其实我们使用web端的JavaScript也是可以实现的。接下来就带领小伙伴实现一个魔法摄像头。并且提供了截图下载功能。

魔鬼风格

神奇canvas 带你实现魔法摄像头

复古风格

神奇canvas 带你实现魔法摄像头

关键技术

主要业务流程

调用摄像头加载画面到video上
使用canvas将video视频逐帧画到canvas上
实现canvas滤镜效果
点击截图

调用摄像头加载画面到video上

神奇canvas 带你实现魔法摄像头

<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
  <title>Canvas Demo</title>
</head>

<body>
  <video id="videoElement" autoplay></video>
  <canvas id="canvasElement"></canvas>
  <script>
    // 获取视频元素和画布元素
    const video = document.getElementById('videoElement');

    // 检查浏览器是否支持 getUserMedia API
    if (navigator.mediaDevices && navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
      // 请求访问摄像头
      navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true })
        .then(function (stream) {
          // 将视频流绑定到视频元素上
          video.srcObject = stream;
          // 开始绘制视频画面到画布上
          requestAnimationFrame(drawFrame);
        })
        .catch(function (error) {
          console.error('无法访问摄像头:', error);
        });
    } else {
      console.error('浏览器不支持 getUserMedia API');
    }
  </script>
</body>

</html>

将video视频逐帧画到canvas上

神奇canvas 带你实现魔法摄像头

<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
  <title>Canvas Demo</title>
</head>

<body>
  <video id="videoElement" autoplay></video>
  <canvas id="canvasElement"></canvas>
  <script>
    // 获取视频元素和画布元素
    const video = document.getElementById('videoElement');
    const canvas = document.getElementById('canvasElement');
    const ctx = canvas.getContext('2d');

    // 当视频元素加载完成后执行
    video.addEventListener('loadedmetadata', function () {
      // 设置画布大小与视频尺寸相同
      canvas.width = video.videoWidth;
      canvas.height = video.videoHeight;
    });

    // 在每一帧绘制视频画面到画布上 一秒描绘60次
    function drawFrame() {
      ctx.drawImage(video, 0, 0, canvas.width, canvas.height);// 将视频画在画布上
      requestAnimationFrame(drawFrame);
    }

    // 检查浏览器是否支持 getUserMedia API
    if (navigator.mediaDevices && navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
      // 请求访问摄像头
      navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true })
        .then(function (stream) {
          // 将视频流绑定到视频元素上
          video.srcObject = stream;
          // 开始绘制视频画面到画布上
          requestAnimationFrame(drawFrame);
        })
        .catch(function (error) {
          console.error('无法访问摄像头:', error);
        });
    } else {
      console.error('浏览器不支持 getUserMedia API');
    }
  </script>
</body>

</html>

实现canvas滤镜效果

以下代码没有进行过多封装，后续会出一篇使用面向对象和设计模式的续集来优化代码

本次案例实现的滤镜效果主要有反转黑白亮度复古红色绿色蓝色透明 马赛克 渐变

在canvas中，可以通过 getImageData 获取到当前画布上所有的像素点，它以4个点为一组，表示画布上当前坐标点的 R G B A （红、绿、蓝、透明度）。我们要实现的滤镜效果，几乎都是直接对该像素点进行操作。如 黑白效果 将每个像素的RGB值转换为灰度值（R、G、B三个分量取平均值）

神奇canvas 带你实现魔法摄像头

<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
  <title>Canvas Demo</title>
</head>

<body>

  <video id="videoElement" autoplay></video>
  <canvas id="canvasElement"></canvas>

  <script>
    // 获取视频元素和画布元素
    const video = document.getElementById('videoElement');
    const canvas = document.getElementById('canvasElement');
    const ctx = canvas.getContext('2d');
    const buttons = document.querySelectorAll("button[data-type]");
    const takePhoto = document.querySelector("#takePhoto")
    let drawType = ""
    // 当视频元素加载完成后执行
    video.addEventListener('loadedmetadata', function () {
      // 设置画布大小与视频尺寸相同
      canvas.width = video.videoWidth;
      canvas.height = video.videoHeight;
    });

    // 在每一帧绘制视频画面到画布上
    function drawFrame() {

      ctx.drawImage(video, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
      let imageObj = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
        //  黑白效果
      for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
        const average = (imageObj.data[i + 0] + imageObj.data[i + 1] + imageObj.data[i + 2] + imageObj.data[i + 3]) / 3;
        imageObj.data[i + 0] = average;//红

        imageObj.data[i + 1] = average; //绿

        imageObj.data[i + 2] = average; //蓝
      }
      ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      requestAnimationFrame(drawFrame);
    }

    // 检查浏览器是否支持 getUserMedia API
    if (navigator.mediaDevices && navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
      // 请求访问摄像头
      navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true })
        .then(function (stream) {
          // 将视频流绑定到视频元素上
          video.srcObject = stream;
          // 开始绘制视频画面到画布上
          requestAnimationFrame(drawFrame);
        })
        .catch(function (error) {
          console.error('无法访问摄像头:', error);
        });
    } else {
      console.error('浏览器不支持 getUserMedia API');
    }

  </script>
</body>

</html>

所有滤镜效果总结如下

反转效果：
- 原理：通过将每个像素的RGB值取反来实现反转效果。
- 实现方式：使用getImageData获取图像数据，然后遍历每个像素，将每个像素的RGB值取反，再使用putImageData将修改后的数据绘制回Canvas。
黑白效果：
- 原理：将每个像素的RGB值转换为灰度值，使图像变为黑白。
- 实现方式：使用getImageData获取图像数据，然后遍历每个像素，将每个像素的RGB值转换为灰度值（R、G、B三个分量取平均值），再使用putImageData将修改后的数据绘制回Canvas。
亮度效果：
- 原理：调整每个像素的亮度值，使图像变亮或变暗。
- 实现方式：使用getImageData获取图像数据，然后遍历每个像素，调整每个像素的亮度值，再使用putImageData将修改后的数据绘制回Canvas。
复古效果：
- 原理：通过调整每个像素的色调、饱和度和亮度，使图像呈现复古效果。
- 实现方式：使用getImageData获取图像数据，然后遍历每个像素，调整每个像素的色调、饱和度和亮度，再使用putImageData将修改后的数据绘制回Canvas。
红色、绿色、蓝色效果：
- 原理：增加或减少每个像素的红色、绿色、蓝色分量的值，使图像呈现相应颜色的效果。
- 实现方式：使用getImageData获取图像数据，然后遍历每个像素，增加或减少每个像素的红色、绿色、蓝色分量的值，再使用putImageData将修改后的数据绘制回Canvas。
透明效果：
- 原理：调整每个像素的透明度值，使图像呈现透明效果。
- 实现方式：使用getImageData获取图像数据，然后遍历每个像素，调整每个像素的透明度值，再使用putImageData将修改后的数据绘制回Canvas。
马赛克效果：
- 原理：将图像分割为小块，每个小块的像素值设置为该小块内像素的平均值，从而实现马赛克效果。
- 实现方式：使用getImageData获取图像数据，然后将图像分割为小块，计算每个小块内像素的平均值，再将该小块内所有像素的值设置为该平均值，最后使用putImageData将修改后的数据绘制回Canvas。
马赛克效果
- 由于实际操作过程中，上述马赛克效果处理性能比较底下，这里用来一个取巧的效果来实现。就是先用canvas将画面画小，然后再将画面缩放来实现一个模糊效果，间接实现马赛克效果
渐变滤镜效果：
- 原理：通过在图像上应用渐变效果，使图像呈现渐变色的效果。
- 实现方式：使用createLinearGradient或createRadialGradient创建渐变对象，然后使用渐变对象作为填充样式，绘制图像到Canvas上。

神奇canvas 带你实现魔法摄像头

<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
  <title>Canvas Demo</title>
  <style>
    button {
      border-radius: 10px;
      display: inline-flex;
      align-items: center;
      justify-content: center;
      cursor: pointer;
      overflow: hidden;
      user-select: none;
      outline: none;
      border: none;
      padding: 16px;
      background-color: #1d93ab;
      color: #fff;
    }

    button:focus {
      background-color: #e88f21
    }
  </style>
</head>

<body>
  <div>
    <button data-type="gray">反转</button>
    <button data-type="blackwhite">黑白</button>
    <button data-type="brightness">亮度</button>
    <button data-type="sepia">复古</button>
    <button data-type="redMask">红色</button>
    <button data-type="greenMask">绿色</button>
    <button data-type="blueMask">蓝色</button>
    <button data-type="opacity">透明</button>
    <button data-type="mosaic">马赛克</button>
    <button data-type="linearGradient">渐变</button>
  </div>
  <video id="videoElement" autoplay></video>
  <canvas id="canvasElement"></canvas>

  <script>
    // 获取视频元素和画布元素
    const video = document.getElementById('videoElement');
    const canvas = document.getElementById('canvasElement');
    const ctx = canvas.getContext('2d');
    const buttons = document.querySelectorAll("button[data-type]");
    let drawType = ""
    // 当视频元素加载完成后执行
    video.addEventListener('loadedmetadata', function () {
      // 设置画布大小与视频尺寸相同
      canvas.width = video.videoWidth;
      canvas.height = video.videoHeight;
    });

    // 在每一帧绘制视频画面到画布上
    function drawFrame() {
      ctx.drawImage(video, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
      let imageObj = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
      if (drawType === "gray") {
        // 反转
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          imageObj.data[i + 0] = 255 - imageObj.data[i + 0];
          imageObj.data[i + 1] = 255 - imageObj.data[i + 1];
          imageObj.data[i + 2] = 255 - imageObj.data[i + 2];
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "blackwhite") {
        // 黑白
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const average = (imageObj.data[i + 0] + imageObj.data[i + 1] + imageObj.data[i + 2] + imageObj.data[i + 3]) / 3;
          imageObj.data[i + 0] = average;//红

          imageObj.data[i + 1] = average; //绿

          imageObj.data[i + 2] = average; //蓝
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "brightness") {
        // 亮度
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const a = 50;
          imageObj.data[i + 0] += a;
          imageObj.data[i + 1] += a;
          imageObj.data[i + 2] += a;
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "sepia") {
        // 复古
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0];
          const g = imageObj.data[i + 1];
          const b = imageObj.data[i + 2];
          imageObj.data[i + 0] = r * 0.39 + g * 0.76 + b * 0.18;
          imageObj.data[i + 1] = r * 0.35 + g * 0.68 + b * 0.16;
          imageObj.data[i + 2] = r * 0.27 + g * 0.53 + b * 0.13;
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "redMask") {
        // 红色
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0]
          const g = imageObj.data[i + 1]
          const b = imageObj.data[i + 2]
          const average = (r + g + b) / 3
          imageObj.data[i + 0] = average
          imageObj.data[i + 1] = 0
          imageObj.data[i + 2] = 0
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "greenMask") {
        // 绿色
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0]
          const g = imageObj.data[i + 1]
          const b = imageObj.data[i + 2]
          const average = (r + g + b) / 3
          imageObj.data[i + 0] = 0
          imageObj.data[i + 1] = average
          imageObj.data[i + 2] = 0
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "blueMask") {
        // 蓝色
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0]
          const g = imageObj.data[i + 1]
          const b = imageObj.data[i + 2]
          const average = (r + g + b) / 3
          imageObj.data[i + 0] = 0
          imageObj.data[i + 1] = 0
          imageObj.data[i + 2] = average
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "opacity") {
        // 透明
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          imageObj.data[i + 3] = imageObj.data[i + 3] * 0.3;
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "linearGradient") {
        // 渐变
        const data = imageObj.data;
        // 遍历每个像素
        for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
          const x = (i / 4) % canvas.width; // 当前像素的 x 坐标
          const y = Math.floor(i / (4 * canvas.width)); // 当前像素的 y 坐标

          // 计算当前像素的颜色值
          const r = x / canvas.width * 255; // 红色分量
          const g = y / canvas.height * 255; // 绿色分量
          const b = 128; // 蓝色分量
          const a = 100; // 不透明度

          // 设置当前像素的颜色值
          data[i] = r; // 红色分量
          data[i + 1] = g; // 绿色分量
          data[i + 2] = b; // 蓝色分量
          data[i + 3] = a; // 不透明度
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }

      if (drawType === "mosaic") {
        // 马赛克
        ctx.imageSmoothingEnabled = false; // 禁用图像平滑处理
        const tileSize = 10; // 马赛克块的大小
        // 缩小马赛克块
        ctx.drawImage(canvas, 0, 0, canvas.width, canvas.height, 0, 0, canvas.width / tileSize, canvas.height / tileSize);

        // 放大回原来的大小
        ctx.drawImage(canvas, 0, 0, canvas.width / tileSize, canvas.height / tileSize, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
      }

      requestAnimationFrame(drawFrame);
      // setTimeout(drawFrame, 1000);
    }

    // 检查浏览器是否支持 getUserMedia API
    if (navigator.mediaDevices && navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
      // 请求访问摄像头
      navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true })
        .then(function (stream) {
          // 将视频流绑定到视频元素上
          video.srcObject = stream;
          // 开始绘制视频画面到画布上
          requestAnimationFrame(drawFrame);
        })
        .catch(function (error) {
          console.error('无法访问摄像头:', error);
        });
    } else {
      console.error('浏览器不支持 getUserMedia API');
    }

    buttons.forEach(button => {
      button.addEventListener("click", function (e) {
        drawType = e.target.dataset.type;
      })
    })

  </script>
</body>

</html>

点击截图

神奇canvas 带你实现魔法摄像头

流程

将Canvas 的 toDataURL 方法将内容转换为数据 URL。
创建一个 <a> 元素，并将数据 URL 赋值给其 href 属性。
设置 <a> 元素的 download 属性为要保存的文件名。
使用 JavaScript 模拟点击 <a> 元素来触发下载。

const takePhoto = document.querySelector("#takePhoto")// 截图 按钮


takePhoto.addEventListener('click', function (e) {
  // 绘制原始 Canvas 的内容到新的 Canvas 上
  ctx.drawImage(canvas, 0, 0, canvas.width, canvas.height);

  // 将内容转换为数据 URL
  const dataURL = canvas.toDataURL();

  // 创建一个 <a> 元素并设置属性
  const link = document.createElement('a');
  link.href = dataURL;
  link.download = 'screenshot.png'; // 设置要保存的文件名

  // 模拟点击 <a> 元素来触发下载
  link.click();
})

完整代码

<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
  <title>Canvas Demo</title>
  <style>
    button {
      border-radius: 10px;
      display: inline-flex;
      align-items: center;
      justify-content: center;
      cursor: pointer;
      overflow: hidden;
      user-select: none;
      outline: none;
      border: none;
      padding: 16px;
      background-color: #1d93ab;
      color: #fff;
    }

    button:focus {
      background-color: #e88f21
    }
  </style>
</head>

<body>
  <div>
    <button data-type="gray">反转</button>
    <button data-type="blackwhite">黑白</button>
    <button data-type="brightness">亮度</button>
    <button data-type="sepia">复古</button>
    <button data-type="redMask">红色</button>
    <button data-type="greenMask">绿色</button>
    <button data-type="blueMask">蓝色</button>
    <button data-type="opacity">透明</button>
    <button data-type="mosaic">马赛克</button>
    <button data-type="linearGradient">渐变</button>
    <button id="takePhoto">拍摄</button>
  </div>
  <video id="videoElement" autoplay></video>
  <canvas id="canvasElement"></canvas>

  <script>
    // 获取视频元素和画布元素
    const video = document.getElementById('videoElement');
    const canvas = document.getElementById('canvasElement');
    const ctx = canvas.getContext('2d');
    const buttons = document.querySelectorAll("button[data-type]");
    const takePhoto = document.querySelector("#takePhoto")// 截图 按钮
    let drawType = ""
    // 当视频元素加载完成后执行
    video.addEventListener('loadedmetadata', function () {
      // 设置画布大小与视频尺寸相同
      canvas.width = video.videoWidth;
      canvas.height = video.videoHeight;
    });

    // 在每一帧绘制视频画面到画布上
    function drawFrame() {
      ctx.drawImage(video, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
      let imageObj = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
      if (drawType === "gray") {
        // 反转
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          imageObj.data[i + 0] = 255 - imageObj.data[i + 0];
          imageObj.data[i + 1] = 255 - imageObj.data[i + 1];
          imageObj.data[i + 2] = 255 - imageObj.data[i + 2];
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "blackwhite") {
        // 黑白
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const average = (imageObj.data[i + 0] + imageObj.data[i + 1] + imageObj.data[i + 2] + imageObj.data[i + 3]) / 3;
          imageObj.data[i + 0] = average;//红

          imageObj.data[i + 1] = average; //绿

          imageObj.data[i + 2] = average; //蓝
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "brightness") {
        // 亮度
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const a = 50;
          imageObj.data[i + 0] += a;
          imageObj.data[i + 1] += a;
          imageObj.data[i + 2] += a;
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "sepia") {
        // 复古
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0];
          const g = imageObj.data[i + 1];
          const b = imageObj.data[i + 2];
          imageObj.data[i + 0] = r * 0.39 + g * 0.76 + b * 0.18;
          imageObj.data[i + 1] = r * 0.35 + g * 0.68 + b * 0.16;
          imageObj.data[i + 2] = r * 0.27 + g * 0.53 + b * 0.13;
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "redMask") {
        // 红色
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0]
          const g = imageObj.data[i + 1]
          const b = imageObj.data[i + 2]
          const average = (r + g + b) / 3
          imageObj.data[i + 0] = average
          imageObj.data[i + 1] = 0
          imageObj.data[i + 2] = 0
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "greenMask") {
        // 绿色
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0]
          const g = imageObj.data[i + 1]
          const b = imageObj.data[i + 2]
          const average = (r + g + b) / 3
          imageObj.data[i + 0] = 0
          imageObj.data[i + 1] = average
          imageObj.data[i + 2] = 0
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "blueMask") {
        // 蓝色
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          const r = imageObj.data[i + 0]
          const g = imageObj.data[i + 1]
          const b = imageObj.data[i + 2]
          const average = (r + g + b) / 3
          imageObj.data[i + 0] = 0
          imageObj.data[i + 1] = 0
          imageObj.data[i + 2] = average
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "opacity") {
        // 透明
        for (let i = 0; i < imageObj.data.length; i += 4) {
          imageObj.data[i + 3] = imageObj.data[i + 3] * 0.3;
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }
      if (drawType === "linearGradient") {
        // 渐变
        const data = imageObj.data;
        // 遍历每个像素
        for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
          const x = (i / 4) % canvas.width; // 当前像素的 x 坐标
          const y = Math.floor(i / (4 * canvas.width)); // 当前像素的 y 坐标

          // 计算当前像素的颜色值
          const r = x / canvas.width * 255; // 红色分量
          const g = y / canvas.height * 255; // 绿色分量
          const b = 128; // 蓝色分量
          const a = 100; // 不透明度

          // 设置当前像素的颜色值
          data[i] = r; // 红色分量
          data[i + 1] = g; // 绿色分量
          data[i + 2] = b; // 蓝色分量
          data[i + 3] = a; // 不透明度
        }
        ctx.putImageData(imageObj, 0, 0)
      }

      if (drawType === "mosaic") {
        // 马赛克
        ctx.imageSmoothingEnabled = false; // 禁用图像平滑处理
        const tileSize = 10; // 马赛克块的大小
        // 缩小马赛克块
        ctx.drawImage(canvas, 0, 0, canvas.width, canvas.height, 0, 0, canvas.width / tileSize, canvas.height / tileSize);

        // 放大回原来的大小
        ctx.drawImage(canvas, 0, 0, canvas.width / tileSize, canvas.height / tileSize, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
      }

      requestAnimationFrame(drawFrame);
      // setTimeout(drawFrame, 1000);
    }

    // 检查浏览器是否支持 getUserMedia API
    if (navigator.mediaDevices && navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
      // 请求访问摄像头
      navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true })
        .then(function (stream) {
          // 将视频流绑定到视频元素上
          video.srcObject = stream;
          // 开始绘制视频画面到画布上
          requestAnimationFrame(drawFrame);
        })
        .catch(function (error) {
          console.error('无法访问摄像头:', error);
        });
    } else {
      console.error('浏览器不支持 getUserMedia API');
    }

    buttons.forEach(button => {
      button.addEventListener("click", function (e) {
        drawType = e.target.dataset.type;
      })

    })

    takePhoto.addEventListener('click', function (e) {
      // 绘制原始 Canvas 的内容到新的 Canvas 上
      ctx.drawImage(canvas, 0, 0, canvas.width, canvas.height);

      // 将内容转换为数据 URL
      const dataURL = canvas.toDataURL();

      // 创建一个 <a> 元素并设置属性
      const link = document.createElement('a');
      link.href = dataURL;
      link.download = 'screenshot.png'; // 设置要保存的文件名

      // 模拟点击 <a> 元素来触发下载
      link.click();
    })
  </script>
</body>

</html>