5、变换

片头曲 曲曲曲曲曲曲曲曲曲曲曲曲曲

5变换

5.1 仿射变换

实际上UIView的transform属性是一个CGAffineTransform类型,用于在二维空间做旋转,缩放和平移。CGAffineTransform是一个可以和二维空间向量(例如CGPoint)做乘法的3X2的矩阵

当对图层应用变换矩阵,图层矩形内的每一个点都被相应地做变换,从而形成一个新的四边形的形状。CGAffineTransform中的“仿射”的意思是无论变换矩阵用什么值,图层中平行的两条线在变换之后任然保持平行,CGAffineTransform可以做出任意符合上述标注的变换,

创建一个CGAffineTransform

Core Graphics提供了一系列函数,对完全没有数学基础的开发者也能够简单地做一些变换。如下几个函数都创建了一个CGAffineTransform实例:

CGAffineTransformMakeRotation(CGFloat angle)
CGAffineTransformMakeScale(CGFloat sx, CGFloat sy)
CGAffineTransformMakeTranslation(CGFloat tx, CGFloat ty)

旋转和缩放变换都可以很好解释--分别旋转或者缩放一个向量的值。平移变换是指每个点都移动了向量指定的x或者y值--所以如果向量代表了一个点,那它就平移了这个点的距离。

demo如下:

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //rotate the layer 45 degrees
    CGAffineTransform transform = CGAffineTransformMakeRotation(M_PI_4);
    self.layerView.layer.affineTransform = transform;
}

@end

注意我们使用的旋转常量是M_PI_4,而不是你想象的45,因为iOS的变换函数使用弧度而不是角度作为单位。弧度用数学常量pi的倍数表示,一个pi代表180度,所以四分之一的pi就是45度。

#define RADIANS_TO_DEGREES(x) ((x)/M_PI*180.0)

混合变换

Core Graphics提供了一系列的函数可以在一个变换的基础上做更深层次的变换,如果做一个既要缩放又要旋转的变换,这就会非常有用了。例如下面几个函数:

CGAffineTransformRotate(CGAffineTransform t, CGFloat angle)
CGAffineTransformScale(CGAffineTransform t, CGFloat sx, CGFloat sy)
CGAffineTransformTranslate(CGAffineTransform t, CGFloat tx, CGFloat ty)

当操纵一个变换的时候,初始生成一个什么都不做的变换很重要--也就是创建一个CGAffineTransform类型的空值,矩阵论中称作单位矩阵,Core Graphics同样也提供了一个方便的常量:

CGAffineTransformIdentity

最后,如果需要混合两个已经存在的变换矩阵,就可以使用如下方法,在两个变换的基础上创建一个新的变换:

CGAffineTransformConcat(CGAffineTransform t1, CGAffineTransform t2);

我们来用这些函数组合一个更加复杂的变换,先缩小50%,再旋转30度,最后向右移动200个像素。

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad]; //create a new transform
    CGAffineTransform transform = CGAffineTransformIdentity; //scale by 50%
    transform = CGAffineTransformScale(transform, 0.5, 0.5); //rotate by 30 degrees
    transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI / 180.0 * 30.0); //translate by 200 points
    transform = CGAffineTransformTranslate(transform, 200, 0);
    //apply transform to layer
    self.layerView.layer.affineTransform = transform;
}

运行完之后你会发现

图片向右边发生了平移,但并没有指定距离那么远(200像素),另外它还有点向下发生了平移。原因在于当你按顺序做了变换,上一个变换的结果将会影响之后的变换,所以200像素的向右平移同样也被旋转了30度,缩小了50%,所以它实际上是斜向移动了100像素。

这意味着变换的顺序会影响最终的结果,也就是说旋转之后的平移和平移之后的旋转结果可能不同。

5.2 3D变换

CG的前缀告诉我们,CGAffineTransform类型属于Core Graphics框架,Core Graphics实际上是一个严格意义上的2D绘图API,并且CGAffineTransform仅仅对2D变换有效。

和CGAffineTransform矩阵类似,Core Animation提供了一系列的方法用来创建和组合CATransform3D
类型的矩阵,和Core Graphics的函数类似,但是3D的平移和旋转多处了一个z参数,并且旋转函数除了angle之外多出了x,y,z三个参数,分别决定了每个坐标轴方向上的旋转:

CATransform3DMakeRotation(CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z)
CATransform3DMakeScale(CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz) 
CATransform3DMakeTranslation(Gloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz)

代码使用了CATransform3DMakeRotation对视图内的图层绕Y轴做了45度角的旋转,我们可以把视图向右倾斜,

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //rotate the layer 45 degrees along the Y axis
    CATransform3D transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI_4, 0, 1, 0);
    self.layerView.layer.transform = transform;
}

@end

透视投影

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。

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //create a new transform
    CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
    //apply perspective
    transform.m34 = - 1.0 / 500.0;
    //rotate by 45 degrees along the Y axis
    transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI_4, 0, 1, 0);
    //apply to layer
    self.layerView.layer.transform = transform;
}

@end

灭点

Core Animation定义了这个点位于变换图层的anchorPoint(通常位于图层中心,但也有例外)。这就是说,当图层发生变换时,这个点永远位于图层变换之前anchorPoint的位置。

当改变一个图层的position,你也改变了它的灭点,做3D变换的时候要时刻记住这一点,当你视图通过调m34来让它更加有3D效果,应该首先把它放置于屏幕中央,然后通过平移来把它移动到指定位置(而不是直接改变它的position),这样所有的3D图层都共享一个灭点。

sublayerTransform属性

如果有多个视图或者图层,每个都做3D变换,那就需要分别设置相同的m34值,并且确保在变换之前都在屏幕中央共享同一个position,如果用一个函数封装这些操作的确会更加方便,但仍然有限制(例如,你不能在Interface Builder中摆放视图),这里有一个更好的方法。

CALayer有一个属性叫做sublayerTransform。它也是CATransform3D类型,但和对一个图层的变换不同,它影响到所有的子图层。这意味着你可以一次性对包含这些图层的容器做变换,于是所有的子图层都自动继承了这个变换方法。

相较而言,通过在一个地方设置透视变换会很方便,同时它会带来另一个显著的优势:灭点被设置在容器图层的中点,从而不需要再对子图层分别设置了。这意味着你可以随意使用position和frame来放置子图层,而不需要把它们放置在屏幕中点,然后为了保证统一的灭点用变换来做平移。

@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIView *contintView1;

@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIView *subView1;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIView *subView2;


- (void)viewDidLoad
{
    UIImage *img = [UIImage imageNamed:@"001"];
    
    CATransform3D transtrom = CATransform3DIdentity;
    
    transtrom.m34 = -1.0f / 500.0f;
    
    self.contintView1.layer.sublayerTransform = transtrom;
    
    self.subView1.layer.contents = (id)img.CGImage;
    self.subView1.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI_4, 0, 1, 0);
    
    self.subView2.layer.contents = (id)img.CGImage;
    self.subView2.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(-M_PI_4, 0, 1, 0);
}

背面

将一个图片按照y轴旋转180度后,就会看到他的背面。
self.subView1.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI+M_PI_4, 0, 1, 0);

CATransform3D trans3d = CATransform3DIdentity;
trans3d = CATransform3DRotate(trans3d, M_PI, 0, 1, 0);

CALayer有一个叫做doubleSided的属性来控制图层的背面是否要被绘制。这是一个BOOL类型,默认为YES,如果设置为NO,那么当图层正面从相机视角消失的时候,它将不会被绘制。

self.imgVIew2.layer.doubleSided = YES;

如果设置为no 那么图片旋转180,是看不见任何东西的。

扁平化图层

如果对包含已经做过变换的图层的图层做反方向的变换将会发什么什么呢?是不是有点困惑?

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