iOS 3D变换 -- CALayer的transform

UIView的显示设置都是对CALayer属性的封装,但是这层封装掩盖了CALayer提供的3D显示功能。所以我们想让UIView显示3D的效果的话,需要直接操作CALayer。

demo地址:https://github.com/smalldu/IOS-Animations
中的3DTransformDemo

看一个效果图(一个静态 一个动态)

立方体
动态立方体

在CALayer中,我们使用CATransform3D 对其进行3D变换,其中变换比2d变换多一个Z轴 。 在3D变换中三个坐标轴的旋转方向如图

旋转图

发现没 绕x轴和y轴转都是垂直于屏幕的。

这里我们创建一个single view application 。拖一个view上去。如图

初始

然后对它的layer执行3d旋转x轴

@IBOutlet weak var v1:UIView!
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        
        var trans = CATransform3DIdentity
        
        let angel = CGFloat(M_PI/4)
        trans = CATransform3DMakeRotation(angel, 1, 0, 0)
        v1.layer.transform = trans
        
    }

    override func didReceiveMemoryWarning() {
        super.didReceiveMemoryWarning()
        // Dispose of any resources that can be recreated.
    }

效果图

效果

然而并没有3D效果 , 只是好像变扁了。怎么回事呢?

这是因为,在CALayer的显示系统中,默认的相机使用正交投影,正交投影没有远小近大效果,所以在本例中,只能造成相应轴上的缩放。所以不管你旋转多少度都没有效果

这时候我们需要用到透视投影,CALayer默认使用正交投影,因此没有远小近大效果,而且没有明确的API可以使用透视投影矩阵。所幸可以通过矩阵连乘自己构造透视投影矩阵。

3d变换其实是一个矩阵变换

矩阵

🌀好晕 , 矩阵太复杂了。看不懂怎么办 。幸运的是我们不用研究所有点 。有一个很特殊的点m34 。我们只需要设置这个点就可以了

CATransform3D的透视效果通过一个矩阵中一个很简单的元素来控制:m34
。m34用于按比例缩放X和Y的值来计算到底要离视角多远。

m34的默认值是0,我们可以通过设置m34为-1.0 / d来应用透视效果,d代表了想象中视角相机和屏幕之间的距离,以像素为单位,那应该如何计算这个距离呢?实际上并不需要,大概估算一个就好了。

d的大小大家可以试试

       var trans = CATransform3DIdentity
        trans.m34 = -1 / 500
        let angel = CGFloat(M_PI/4)
        trans = CATransform3DMakeRotation(angel, 1, 0, 0)
        v1.layer.transform = trans

效果


t5.png
trans.m34 = -1 / 20

效果

近距离
trans.m34 = -1/3000

效果


远距离

d代表了相机离它的距离,这个度自己感觉。一般500-1000效果挺好

下面我们就利用这个3d变换做一个立方体 。这个要一点空间想象力

首先创建一个项目拖6个view都居中,放到一个容器中

t9.png

然后再利用3d变换画六个面,Container view决定视野,然后根据手势决定视野角度

import UIKit

class ViewController: UIViewController {

    @IBOutlet weak var containerV:UIView!
    @IBOutlet weak var v1:UIView!
    @IBOutlet weak var v2:UIView!
    @IBOutlet weak var v3:UIView!
    @IBOutlet weak var v4:UIView!
    @IBOutlet weak var v5:UIView!
    @IBOutlet weak var v6:UIView!
    
    var angel = CGFloat(-M_PI/4)
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        
        var trans = CATransform3DIdentity
        trans.m34 = -1 / 500
   
        
        var trans2 = CATransform3DTranslate(trans, 0, 0, 50)
        v1.layer.transform = trans2
        
        trans2 = CATransform3DTranslate(trans, 50, 0, 0)
        trans2 = CATransform3DRotate(trans2, CGFloat(M_PI_2) , 0 , 1 , 0);
        v2.layer.transform = trans2
        
        trans2 = CATransform3DTranslate(trans, 0, -50, 0)
        trans2 = CATransform3DRotate(trans2, CGFloat(M_PI_2) , 1 , 0 , 0);
        v3.layer.transform = trans2
        
        trans2 = CATransform3DTranslate(trans, 0, 50, 0)
        trans2 = CATransform3DRotate(trans2, CGFloat(-M_PI_2) , -1 , 0 , 0);
        v4.layer.transform = trans2
        
        trans2 = CATransform3DTranslate(trans, -50, 0, 0)
        trans2 = CATransform3DRotate(trans2, CGFloat(-M_PI_2) , 0 , 1 , 0);
        v5.layer.transform = trans2
        
        trans2 = CATransform3DTranslate(trans, 0, 0, -50)
        trans2 = CATransform3DRotate(trans2, CGFloat(M_PI) , 0 , 1 , 0);
        v6.layer.transform = trans2
        
        
        trans = CATransform3DRotate(trans, angel , 0, 1 , 0);
        trans = CATransform3DRotate(trans, angel , 1, 0 , 0);
        containerV.layer.sublayerTransform = trans
        
        let pan = UIPanGestureRecognizer(target: self, action: "handlePan:")
        containerV.addGestureRecognizer(pan)
        
    }

    override func didReceiveMemoryWarning() {
        super.didReceiveMemoryWarning()
        // Dispose of any resources that can be recreated.
    }

    
    func handlePan(sender:UIPanGestureRecognizer){
        let p = sender.translationInView(containerV)
        let angel1 = angel+(p.x/30)
        let angel2 = angel-(p.y/30)
        
        var trans = CATransform3DIdentity
        trans.m34 = -1 / 500
        trans = CATransform3DRotate(trans, angel1 , 0, 1 , 0);
        trans = CATransform3DRotate(trans, angel2 , 1, 0 , 0);
        containerV.layer.sublayerTransform = trans
        
        print("拖动\(p)")
    }

}

最终效果图就是上面的gif 。 大家可以去git上下载源码运行下。效果还不错

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