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当耐特

transformjs玩转星球 0个回复 专栏 @ 框架与库

当耐特 发布于 6 月前

如你所见。这篇就是要讲下使用transformjs制作星球的过程。你也可以无视文章,直接去看源码和在线演示:

源码 | 在线演示

代码100行多一点,直接看也没有什么压力。下面分几步讲解下。

生成球上点坐标

设球心为 (a,b,c),半径为r,
则球的标准方程为 (x-a)²+(y-b)²+(z-c)²=r²

这里假设球心的(0,0,0),则:
标准方程为 x²+y²+z²=r²

因为可以渲染的时候再把球的本地坐标转为世界坐标进行位移,所以球心(0,0,0)便可以。

function randomPoints() {
    var x, y, z, j = -1, i = 0;
    for (; i < size; i++) {
        x = getRandomNumber(-250, 250);
        y = getRandomNumber(-250, 250);
        j *= -1;
        if (x * x + y * y <= r * r) {
            z = j * Math.sqrt(Math.abs(r * r - x * x - y * y));
            positions.push({x: x, y: y, z: z});
            rd_positions.push({x: x, y: y, z: z});
        }
    }
}

上面的生成过程很取巧:

  • 1.随机生成2D内的圆内的坐标x和y。(x * x + y * y <= r * r就是表示圆内)
  • 2.根据2D维度的坐标推算其属于球面上的z

其中positions用来存放所有点的local坐标,rd_positions用来以后存放投影后的坐标。

坐标转Dom

function createImgs() {
    var i = 0,
        len = positions.length;
    for (; i < len; i++) {
        var img = document.createElement("img");
        img.style.position = "absolute";
        img.style.left = "0px";
        img.style.top = "0px";
        img.src = "../asset/star.png";
        document.body.appendChild(img);
        Transform(img,true);
        transformImg(img,i);
        img_list.push(img);
    }
}

所有的点都对应创建一个绝对定位的图片,并且通过Transform(img,true)给img注入transformation能力。注意第二个参数true代表关闭透视投影,因为投影下面会自己去实现。

投影变换

function positionsProjection() {
    var index = 0,
        len=positions.length;
    for (; index < len; index++) {
        var p = positions[index];
        var rp = rd_positions[index];
        //perspective projection
        //rp.x = p.x * distance / Math.abs(camera_position.z - p.z);
        //rp.y =  p.y * distance / Math.abs(camera_position.z - p.z);
        //orthogonal projection
        rp.x = p.x ;
        rp.y =  p.y ;
    }
}

为了简单起见,把球心和摄像机(也可以叫眼睛、亦或是视点)的坐标分别设置为:

center = {x: 300, y: 300, z: 0},
camera_position = {x: 300, y: 300, z: 500},
distance = 600,

distance代表摄像机到投影平面的距离,摄像机就固定在球心的正前方不动,这样进行透视投影或正交投影计算起来无比方便,免去用齐次坐标、4*4矩阵的过程。如下简单推导便可:

这里需要注意的是,上面是透视投影的图解,会产生近大远小的感觉。透视投影是视锥体(上图没有把视锥体画出来),正交投影是立方体。
正交投影如下图解,x和y坐标投影后不变就可以了:

可以这么理解:

  • 透视投影从一个点看无数个点
  • 正交投影从无数个点看无数个点

旋转

function rotate() {
    var cx,
        z,
        i = 0,
        len=positions.length;
    for (; i < len; i++) {
        cx = positions[i].x;
        z = positions[i].z;
        positions[i].x = positions[i].x * Math.cos(step_angle) - positions[i].z * Math.sin(step_angle);
        positions[i].z = positions[i].z * Math.cos(step_angle) + cx * Math.sin(step_angle);
    }
}

可以看到,上面是绕y轴旋转,所以y的坐标不变,x和z需要经过下面的matrix变换:

Transformation

function transformImg(img, i) {
    var z = positions[i].z;
    img.translateX = center.x + rd_positions[i].x;
    img.translateY = center.x + rd_positions[i].y;
    //projection
    img.scaleX = img.scaleY = 0.5 * distance / Math.abs(camera_position.z - z);
    img.style.opacity =0.1+ 1 - (r - z) / (2 * r);
}

function render(){
    var i = 0,
        len=positions.length;
    for (; i < len; i++) {
        transformImg(img_list[i],i);
    }
}

初始化和循环

function tick() {
    rotate();
    positionsProjection();
    render();
    requestAnimationFrame(tick);
}

(function () {
    randomPoints();
    createImgs();
    positionsProjection();
    tick();
})();

通过通过上面几行代码串整个流程。通过requestAnimationFrame循环执行tick。

最后

为了加深理解,你可以把源码 clone下来,然后改代码实现:
- 试试绕着z轴旋转
- 试试绕着x轴旋转
- 试试切换下透视投影和正交投影
- 透视投影的时候试着修改摄像机的z坐标
- 正交投影的时候试着修改摄像机的z坐标
- 透视投影的时候试着修改到投影面的距离
- 正交投影的时候试着修改到投影面的距离
- 不使用星星素材换过其他素材会达到意想不到的酷炫效果

第二种实现方式:试试Transform(img,false)

因为Transform第二个参数不传,或者设置为false的时候是打开透视投影的。
所以可以设置img.translateZ来使用浏览器自身的透视投影,省去positionsProjection过程。

创建图片的时候,使用下面的方式注入Transformation能力,

Transform(img, false);
  • 即打开透视投影,
  • 即近大远小,
  • 即不用自己去positionsProjection
  • 即不用自己去设置图片的scaleX和scaleY

渲染的时候直接使用原始坐标便可:

function transformImg(img, i) {
    var p = positions[i];
    img.translateX =  p.x;
    img.translateY =  p.y;
    img.translateZ = p.z;
    img.style.opacity =0.1+ 1 - (r - p.z) / (2 * r);
}

function render(){
    var i = 0,
        len=positions.length;
    for (; i < len; i++) {
        transformImg(img_list[i],i);
    }
}

循环和初始化,不再需要投影过程:

function tick() {
    rotate();
    render();
    requestAnimationFrame(tick);
}

(function () {
    randomPoints();
    createImgs();
    tick();
})();

transformjs

transformjs提供了基础的transformation能力,不与任何时间和运动库绑定。虽然官网demo简单,但是稍微费点脑细胞就可以做出很酷炫的效果。所以酷炫靠大家,用transformjs就对了。
传送门:transformjs 主页 | transformjs Github

所有例子可以在上面找到。

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