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:
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。
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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
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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
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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:
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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
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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
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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
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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,
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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:
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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:
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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。
金程晨 2016 年 12 月 7 日
唤醒了我遗忘多年的图形学。。。。
yeats 2016 年 12 月 6 日
毕业多年的我居然看懂了。。。。 一直纳闷为什么不用 transformZ,原来在最后面….
TAT.dnt 2016 年 12 月 7 日
嘿嘿。是的。Transform(img,false) 才需要 transformZ
inwoo 2016 年 12 月 5 日
– -!看见如此复杂的几何算法,我还是默默的点了关闭。