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waveform-analysis/README.md
2026-07-21 20:44:08 +08:00

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# Waveform Analysis
基于 Vue 3、TypeScript 和 D3 的响应式 SVG 波形图组件。适合展示单通道、多通道和大规模采样
数据内置缩放、tooltip、图例、误差棒、标注、分页和多 Y 轴叠加。
组件使用不可变数据模型:替换 `data` 引用后会重新计算数据域和视口;大数据会按当前可见范围
和屏幕像素自动保峰降采样,而 tooltip、最近点查询和标注仍使用完整原始数据。
## 在线示例
最新稳定版 Demo<https://lqycustomsite.online/waveform-analysis/>
## 特性
- Vue 3 Composition API + TypeScript支持按需导入 `WaveformChart`
- 采样值、显式坐标点和多系列数据模型
- `independent``separated``compact` 三种布局模式
- 曲线、阶梯线、点符号和对称/非对称误差棒
- 缩放过程事件、缩放结束按可视区间加载和视口重置
- 多系列图例、受控显隐、网格分页和最多四根 Y 轴
- 受控标注、右键编辑、拖拽避让和自定义颜色
- 标题、图框、坐标轴、时间单位和降采样参数可配置
## 安装
```bash
pnpm install
pnpm dev
```
组件库将 Vue、D3、Ant Design Vue 和 vue3-colorpicker 作为 peer dependency直接安装到业务项目时请一并
安装这些依赖:
```bash
pnpm add waveform-analysis vue d3 ant-design-vue vue3-colorpicker
```
### 运行时版本要求
组件库支持以下运行时版本:
| 依赖 | 支持版本 |
| -------------- | ------------- |
| Vue | `>=3.2.33 <4` |
| Ant Design Vue | `>=3.2.20 <4` |
安装时请确保业务项目中的 Vue 与 Ant Design Vue 版本满足上述范围。
## 发布
发布由推送版本 tag 触发。`package.json``version` 必须与 tag 去掉 `v` 后完全一致。
稳定版使用 `vX.Y.Z`,预发布版使用 `vX.Y.Z-rc.1`;稳定版发布为 npm `latest`,预发布版发布为
`next`。流水线会创建 Gitea Release并上传包文件与 SHA-256 校验文件。
## 最小示例
```vue
<script setup lang="ts">
import { ref } from 'vue'
import { WaveformChart, type WaveformData } from 'waveform-analysis'
import 'waveform-analysis/style.css'
const data = ref<WaveformData>({
kind: 'points',
points: [
{ x: 0, y: 0.2 },
{ x: 0.001, y: 0.4 },
{ x: 0.002, y: 0.1 },
],
})
</script>
<template>
<div class="chart-container">
<WaveformChart :data="data" />
</div>
</template>
<style scoped>
.chart-container {
height: 420px;
}
</style>
```
父容器需要有明确高度;未指定 `width``height` 时,组件会填充父容器,并保持最小高度
`180px``WaveformChart` 的正式入口为 `src/index.ts`,样式入口为 `waveform-analysis/style.css`
## API 速查
### Props
| Prop | 类型 | 默认值 | 说明 |
| --------------------------------- | ------------------------------------------- | ------------------------------------------------------- | --------------------------------- |
| `data` | `WaveformData` | 必填 | 波形数据 |
| `displayMode` | `'independent' \| 'separated' \| 'compact'` | `'independent'` | 图框布局 |
| `overlayMode` | `'single-axis' \| 'multi-axis'` | `'single-axis'` | 叠加曲线的 Y 轴模式 |
| `timeUnit` | `'s' \| 'ms'` | `'ms'` | 坐标轴和 tooltip 展示单位 |
| `width` / `height` | `number` | 自适应 | 组件总尺寸,单位为 CSS 像素 |
| `zoomable` / `showTooltip` | `boolean` | `true` / `true` | 缩放和 tooltip 开关 |
| `minZoomSpan` | `number` | 未设置 | 最小缩放跨度,使用原始 X 数据单位 |
| `initialXDomain` | `[number, number]` | 未设置 | 所有图框的初始 X 范围 |
| `initialXDomains` | `Record<string, [number, number]>` | 未设置 | 按 track/series ID 配置初始范围 |
| `grid` | `WaveformGridOptions` | `{ rowCount: 2, columnCount: 1, showPagination: true }` | 网格和分页 |
| `rendering` | `WaveformRenderingOptions` | `{}` | 降采样与点/误差棒间距 |
| `title` / `legend` / `frameStyle` | 对应公开类型 | 未设置 | 标题、图例和图框样式 |
| `zeroLine` | `WaveformZeroLineOptions` | `{ visible: false }` | 零值参考线显隐与样式 |
| `cleanView` | `boolean` | `false` | 仅保留波形的净图模式 |
| `annotations` | `WaveformAnnotation[]` | `[]` | 受控标注数据 |
| `hiddenSeriesIds` | `string[]` | 未设置 | 受控隐藏系列 ID |
| `defaultHiddenSeriesIds` | `string[]` | `[]` | 非受控模式的初始隐藏系列 |
所有公开类型均可从包入口导入,例如 `WaveformData``WaveformSeries`
`WaveformAnnotation``WaveformRenderingOptions``WaveformZeroLineOptions`
`WaveformGridOptions`
### 数据结构
单通道可以使用采样值(`sampleRate` 为每秒采样数)或显式坐标点:
```ts
import type { WaveformData } from 'waveform-analysis'
const samples: WaveformData = {
kind: 'samples',
values: [0.2, 0.4, 0.1],
sampleRate: 1000,
startTime: 0,
}
const points: WaveformData = {
kind: 'points',
points: [
{ x: 0, y: 12 },
{ x: 0.001, y: 15, lowerError: 0.4, upperError: 0.8 },
],
}
```
多通道使用 `kind: 'series'`。同一个 `trackId` 的系列会绘制在同一图框中;没有
`trackId` 的系列默认各占一个图框。建议为每个系列提供全图唯一且稳定的 `id`
```ts
const chartData: WaveformData = {
kind: 'series',
series: [
{ id: 'ch-a', name: '通道 A', trackId: 'group-1', data: samples },
{ id: 'ch-b', name: '通道 B', trackId: 'group-1', data: points },
],
}
```
## 波形图
组件内置缩放、悬浮取点和 tooltip。调用方只需要提供波形数据
```vue
<script setup lang="ts">
import { WaveformChart } from './index'
</script>
<template>
<WaveformChart :data="chartData" />
</template>
```
### 缩放后按可视区间加载数据
组件支持 Plotly 风格的矩形框选缩放:在 zoom 模式下按住鼠标左键拖拽,松开后同时缩放
X/Y 轴;按住空格键拖拽可平移当前视口。鼠标滚轮仍可放大,双击恢复完整视口。
组件会在滚轮或框选缩放结束后触发 `zoom-end`,调用方可以使用端点请求后端,再通过
`data` 传回新数据。独立分图模式还会包含 `trackIndex` 和稳定的 `seriesIds`
```vue
<WaveformChart
ref="chart"
:data="chartData"
:initial-x-domain="initialDomain"
:min-zoom-span="initialDomainSpan / 40"
@zoom-end="loadVisibleData"
@zoom-reset="restoreInitialData"
/>
```
`zoom-change` 会在滚轮、框选和平移过程中触发,适合更新外部状态;后端请求应使用
`zoom-end`,或在 `zoom-change` 上自行防抖。标注数据应由父组件独立持有,替换波形数据时
不要清空标注,组件会根据当前数据域自动隐藏或恢复对应标注。
`zoom-end.gesture` 用于区分 `wheel``box`。单轨道 payload 使用 `yStart/yEnd`;共享
X 轴且包含多个轨道时使用按稳定 track ID 索引的 `yRanges`。平移不会触发 `zoom-end`
因此不会自动发起新的区间加载请求。
调用方应处理加载失败的情况(网络错误、超时等),并保持旧数据或显示加载状态。生产环境建议使用
`AbortController` 取消过时的请求。
`initialXDomain` 固定首次完整数据的 X 轴缩放边界,不要将它改成后端返回的当前窗口;独立图框有不同时间范围时,可通过
`initialXDomains` 按 track ID 或 series ID 分别配置。`minZoomSpan` 使用原始 X 数据单位,
可防止每次区间数据回填后重新累计放大。双击图框会
重置组件内部缩放并触发 `zoom-reset`;调用方应在事件中取消区间请求并恢复首次完整数据。
外部重置按钮也可以通过模板引用调用组件公开的 `resetViewport()` 方法,然后执行相同的数据恢复逻辑。
独立坐标模式下,回填响应应只替换 `seriesIds` 对应的系列,并调用
`resetViewport(trackIndex)`;其他图框的数据和缩放状态应保持不变。
多通道数据应为每个 `WaveformSeries` 提供稳定的 `id`。内部时间坐标始终使用秒,
`timeUnit` 只控制坐标轴和 tooltip 的显示单位。
### 线型、点型与误差棒
每条序列可以独立设置连线方式、数据点符号和误差棒:
```ts
const series = {
id: 'temperature',
name: '温度',
lineType: 'step-end',
pointType: 'circle',
errorBar: { visible: true, width: 1.5, capWidth: 8 },
data: {
kind: 'points',
points: [
{ x: 0, y: 12, error: 0.5 },
{ x: 1, y: 15, lowerError: 0.4, upperError: 0.8 },
],
},
} satisfies WaveformSeries
```
`lineType` 支持 `none``linear``step-start``step-middle``step-end`;兼容值
`step-after``step-end` 等价。三个阶梯值分别在区间起点、中点和终点跳变。`pointType`
支持 `none``circle``square``triangle``diamond`。默认使用普通直线且不显示数据点;
设置 `lineType: 'none'` 可以隐藏数据点之间的连接线,只保留点符号和误差棒;将其改为
`linear` 或阶梯类型即可同时显示对应连接线。误差棒仅在 `errorBar.visible``true` 时显示,
并参与 Y 轴范围计算;当误差棒可见时,`lineType``pointType` 可以同时为 `none`,用于展示
纯误差棒。只有连接线、点符号和误差棒全部关闭时才会回退为普通直线。`lowerError`
`upperError` 分别覆盖对称的 `error`,图例会同步显示实际线型、点型和误差棒样式。
### 叠加与多值轴
为多条曲线设置相同的 `trackId`,可将它们叠加到同一图框。`overlayMode` 控制叠加
曲线共享一根 Y 轴还是使用独立值轴:
```vue
<WaveformChart :data="chartData" display-mode="independent" overlay-mode="multi-axis" />
```
`overlayMode` 对应公开类型 `WaveformOverlayMode`,可选值为 `single-axis`
`multi-axis`,默认值为 `single-axis`。多值轴最多渲染四根 Y 轴;超过四条曲线时,
后续曲线复用第 4 根轴,该轴的范围覆盖绑定到它的全部曲线。轴顺序依次为左侧、
右侧;三轴时第 3 根位于右侧外部,四轴时顺序为左侧、左侧外部、右侧、右侧外部。
`overlayMode``displayMode` 相互独立。`displayMode` 仍可使用 `independent`
`separated``compact` 控制图框布局和 X 轴共享方式;未共享 `trackId` 的单曲线
图框不会因为切换叠加方式而改变。
### 绘图区域尺寸
`width``height` 接收像素数值,并且可以独立设置。指定的维度使用固定尺寸,未指定的
维度自适应填满父容器:
```vue
<div class="chart-container">
<WaveformChart :data="chartData" :width="960" />
</div>
<style scoped>
.chart-container {
height: 520px;
}
</style>
```
自适应高度要求父容器具有明确高度;父容器未定高时,组件使用最低 `180px` 高度。
显式高度同样保留 `180px` 下限。非有限尺寸按未指定处理,负宽度归零。
### 图表标题
`title` 在整个波形网格上方渲染一次,支持显隐、对齐、字体样式和旋转:
```vue
<WaveformChart
:data="chartData"
:title="{
visible: true,
text: 'Shot:4712',
align: 'center',
textStyle: {
color: '#1f2937',
fontSize: 14,
fontFamily: '"Microsoft YaHei", "微软雅黑", sans-serif',
rotation: 0,
fontWeight: 400,
fontStyle: 'normal',
textDecoration: 'none',
letterSpacing: '1px',
},
}"
/>
```
对应的公开类型为 `WaveformTitleOptions``WaveformTitleTextStyle`。未传 `title`
`visible``false`,或 `text` 去除首尾空格后为空时,标题不渲染且不占高度。标题默认
居中、字号 `14px`、颜色 `#1f2937`、微软雅黑、常规字重且不旋转。标题区域高度按文字及旋转角度
`44px``160px` 之间计算;超长文字会省略,悬浮可查看完整内容。
`width``height` 始终表示组件总尺寸。标题显示后会从总高度中扣除标题区域,剩余高度
用于 SVG 绘图区,因此启用标题不会扩大组件或破坏父容器布局。
宿主已有全局标题配置时,可以在未来接入组件库绘图链路时按以下方式映射:
```ts
const waveformTitle = {
visible: hasQueried && !cleanViewEnabled && titleStyle.enabled,
text: titleStyle.titleName.trim() || defaultTitleText,
align: titleStyle.align,
textStyle: {
color: titleStyle.color,
fontSize: titleStyle.fontSize,
fontFamily: titleStyle.fontFamily,
rotation: titleStyle.rotation,
fontWeight: titleStyle.bold ? 700 : 400,
fontStyle: titleStyle.italic ? 'italic' : 'normal',
textDecoration: titleStyle.underline ? 'underline' : 'none',
},
} satisfies WaveformTitleOptions
```
宿主的抽屉折叠状态不需要传给组件。替换绘图链路时应同步移除宿主外层标题,避免重复
渲染;当前宿主实现无需修改。
Demo 左侧控制面板提供标题实时预览,可配置标题名称、显隐、对齐、字体、字号、粗体、
斜体、下划线、旋转和颜色。字号范围为 `872px`,旋转范围为 `-180180°`;样式栏中的
`A` 用于恢复常规字重、非斜体和无下划线,关闭标题不会清除已经填写的配置。
### 图框样式
`frameStyle` 统一设置所有非空图框的边框和背景,颜色支持带 alpha 的 CSS 颜色值:
```vue
<WaveformChart
:data="chartData"
:frame-style="{
borderColor: 'rgba(31, 41, 55, 0.8)',
borderWidth: 2,
borderStyle: 'dashed',
backgroundColor: 'rgba(14, 165, 233, 0.08)',
}"
/>
```
对应的公开类型为 `WaveformFrameStyle`。默认边框颜色为 `#1f2937`、线宽为 `1`、线型为
`solid`,背景透明。`borderWidth``0` 时隐藏边框;非有限值或负数会回退到默认线宽。
### 图例与曲线显隐
`legend.backgroundColor` 设置多曲线图例的背景颜色。该字段接受任意有效 CSS 颜色值,
可通过 `rgba(...)``hsla(...)` 中的 alpha 通道调整透明度:
```vue
<script setup lang="ts">
import { ref } from 'vue'
const hiddenSeriesIds = ref<string[]>([])
</script>
<WaveformChart
:data="chartData"
v-model:hidden-series-ids="hiddenSeriesIds"
:legend="{
position: 'top-right',
orientation: 'auto',
backgroundColor: 'rgba(255, 255, 255, 0.45)',
interactive: true,
}"
/>
```
未配置或传入空字符串时,图例背景默认使用 `rgba(255, 255, 255, 0.7)`
`legend.interactive` 默认为 `false`;开启后可以单击或使用键盘操作图例项切换曲线显隐。
调用方可通过 `hiddenSeriesIds``update:hidden-series-ids` 控制状态,也可使用
`defaultHiddenSeriesIds` 设置非受控模式的初始隐藏项。隐藏状态同步作用于坐标轴、tooltip、
悬浮点和标注交互;允许隐藏全部曲线,并可通过保留的图例恢复显示。
显隐状态以规范化后的 `series.id` 为键。要在数据刷新和重新排序后稳定保留状态,每个系列都应
提供全图唯一且稳定的显式 `id`;自动生成的索引 ID 或重复 ID 添加的后缀不保证跨排序稳定。
### 零值参考线与净图
`zeroLine` 用于绘制 `y = 0` 的水平参考线,默认隐藏。参考线只在对应 Y 轴的当前 domain
包含 0 时渲染,不会为了显示参考线而扩展数据范围。多值轴模式下,每根可见 Y 轴分别按自身
scale 定位零线:
```vue
<WaveformChart
:data="chartData"
:zero-line="{
visible: true,
color: '#98a2b3',
width: 1,
dash: '6 4',
}"
/>
```
`dash` 直接对应 SVG 的 `stroke-dasharray`;传入空字符串可显示实线。无效或非正数的
`width` 会回退到 `1`
设置 `cleanView` 后,组件隐藏标题、图例、网格、坐标轴、轴标签、图框背景与边框、帧水印、
零值参考线、标注和分页器,并取消这些元素预留的边距,仅保留波形数据层。缩放、悬浮、十字线和
tooltip 仍然可用,切换回普通模式后原有配置和标注不会丢失:
```vue
<WaveformChart :data="chartData" :clean-view="cleanViewEnabled" />
```
### 网格、分页与交互模式
`grid` 控制独立图框的行列数(范围 `110`)以及是否显示分页器。默认值为 `2` 行、
`1` 列并开启分页;当图框数量超过网格容量时,分页器会显示在图表右下角。
```vue
<WaveformChart
:data="chartData"
:grid="{ rowCount: 2, columnCount: 2, showPagination: true }"
v-model:interaction-mode="interactionMode"
:show-annotation-toolbar="true"
/>
```
`interactionMode` 可选 `zoom``annotation`。默认不渲染标注工具栏,推荐通过右键
打开标注编辑器;设置 `showAnnotationToolbar` 可显示兼容工具栏。`zoomable`
`showTooltip` 可分别关闭缩放和 tooltip。空数据或过滤后没有有效点时组件会保留图框
布局并显示“暂无有效波形数据”。
## 大数据渲染
组件按不可变数据处理:替换 `data` 引用会重新过滤、排序和缓存坐标域,并重置视口;
原地修改已有数组不会触发缓存刷新。建议通过 `shallowRef` 保存大数据并整体替换引用。
默认在可见点超过 2,000 时进行降采样,每个像素最多渲染 4 个保峰点。可按业务调整:
```vue
<WaveformChart
:data="chartData"
:rendering="{
downsample: true,
downsampleThreshold: 2000,
maxPointsPerPixel: 4,
pointMinSpacing: 10,
errorBarMinSpacing: 12,
}"
/>
```
全量视图只绘制均匀分布的真实数据点,放大后会自动恢复更多源标记。`pointMinSpacing`
`errorBarMinSpacing` 分别控制点符号和误差棒的最小水平间距,单位为 CSS 像素。两者同时
显示时共用一批采样点,并采用两个间距中的较大值,确保误差棒与对应点符号保持共心;仅显示
一类装饰时仍使用各自的间距。仅显示一类装饰时可将对应间距设为 `0`;两者同时显示时需将
两个间距都设为 `0` 才会关闭共同限制。设置 `downsample: false` 会关闭曲线和装饰的全部降采样。
降采样仅作用于 SVG 中的曲线、点符号和误差棒。点符号和误差棒在每个系列中分别合并为
单个 SVG path最近点查询、tooltip、标注插值、Y 轴误差范围和受控数据不会损失精度。
## 采样点标注
标注由父组件通过 `v-model:annotations` 持有,标注使用 `seriesId``x/y` 数据坐标,
不依赖数组下标:
```vue
<script setup lang="ts">
import { ref } from 'vue'
import { WaveformChart, type WaveformAnnotation, type WaveformInteractionMode } from './index'
const annotations = ref<WaveformAnnotation[]>([])
const annotationsVisible = ref(true)
const interactionMode = ref<WaveformInteractionMode>('zoom')
</script>
<template>
<WaveformChart
:data="chartData"
v-model:annotations="annotations"
v-model:annotations-visible="annotationsVisible"
v-model:interaction-mode="interactionMode"
/>
</template>
```
默认不显示标注工具栏;右键绘图区任意位置即可弹出居中编辑器,标注会吸附到当前 X 位置最近的真实采样点,右键已有标注可以编辑或删除。需要兼容旧工具栏时可显式设置 `showAnnotationToolbar`
标注框可以直接拖动进行手动避让,拖动只改变标签框位置,不会改变 `x/y` 数据锚点;偏移会以 `labelOffsetX/labelOffsetY` 像素字段保存在标注中。标注文本最多 40 个字符,边框色、文字色和背景色均支持取色与透明度调整。组件只负责内存中的受控数据,
业务层负责会话或后端持久化。
X、Y 轴会根据各自完整显示域选择格式:最大绝对值在 `[0.01, 100)` 时显示两位普通小数;大于等于 `100`,或大于 `0` 且小于 `0.01` 时,刻度显示两位缩放值,并在轴末端单独显示共享倍率 `E±NN`。X 轴先按 `timeUnit` 转换为秒或毫秒再判断范围,多 Y 轴则分别计算倍率。tooltip 使用最多 4 位小数的本地化普通数字;标注编辑器的 X 坐标跟随 `timeUnit` 并固定 3 位小数Y 坐标显示完整普通十进制。所有格式化都只发生在展示层,内部坐标值保持原始精度。
标注框默认布局在采样点正上方,只做绘图区边界裁剪;文本框通过连接箭头指向标注位置,多个标注重叠时可通过拖动手动避让。
## 事件
组件提供以下事件,名称与 Vue 模板写法一致:
| 事件 | 说明 |
| --------------------------------------------------------------- | -------------------------------------------------------------- |
| `point-hover` | 当前最近点变化时触发,离开图表时传入 `null` |
| `zoom-change` | 缩放过程中触发,参数为 `[start, end]` |
| `zoom-end` | 滚轮放大结束后触发;独立分图模式附带 `trackIndex``seriesIds` |
| `zoom-reset` | 双击重置视口时触发,调用方应恢复首次完整数据 |
| `page-change` | 分页变化,参数为当前页和总页数 |
| `series-visibility-change` | 图例切换曲线显隐时触发 |
| `annotation-create` / `annotation-update` / `annotation-delete` | 标注新增、更新或删除 |
`annotations``annotations-visible``interaction-mode``hidden-series-ids` 均支持
`v-model`;业务层应负责将标注和显隐状态持久化。
## 项目结构
- `src/index.ts`:组件库公开入口和工具函数导出
- `src/components/WaveformChart.vue`图表容器、缩放、tooltip、图例和标注编排
- `src/components/{core,data,rendering,interaction,annotation}`:数据、布局、渲染和交互模块
- `src/App.vue`:可交互 demo`src/data` 中提供示例波形数据
## 本地开发
开发环境要求 Node.js 22 和 pnpm
```bash
pnpm install
pnpm dev
```
常用质量检查和构建命令:
```bash
pnpm typecheck
pnpm lint
pnpm test
pnpm test:coverage
pnpm build
```
`pnpm build` 同时生成 `dist/` 组件库产物和 `dist-demo/` 演示应用。正式公开入口为
`src/index.ts`,样式入口为 `src/styles.css``dist/``dist-demo/` 均为生成目录,不要手工编辑。
## 发布流程
发布由推送版本 tag 触发。先将 `package.json``version` 更新为目标版本并提交,再创建同版本 tag
```bash
git tag -a v0.1.7 -m "Release v0.1.7"
git push origin main --follow-tags
```
支持稳定版 `vX.Y.Z` 与预发布版 `vX.Y.Z-rc.1`。tag 去掉 `v` 后必须与 `package.json`
`version` 完全一致。稳定版发布为 npm `latest`,预发布版发布为 npm `next`。流水线会创建 Gitea
Release并上传 `.tgz` 与 SHA-256 校验文件。