CSS的transforn详解
位移,旋转,偏移,缩放分别使用translate/rotate/skew/scale的方式来控制元素变换,也可以使用matrix。
使用translate/rotate/skew/scale
.demo{
transform:translate(10px, 20px) rotate(30deg) scale(1.5, 2);
}
matrix
.demo{
transform:matrix(0.75, 0.8, -0.8, 1.2, 10, 20)
}
Matrix的中文是矩阵,在计算机科学中,会用矩阵来对向量进行变换,在css3的transform属性中,可以使用矩阵对图像进行变换。
matrix与矩阵对应
css3里面可以用矩阵表示2D和3D转换
.demo{
transform:matrix(a,b,c,d,e,f)
}
2D的转换是由一个3*3的矩阵表示的,前两行代表转换的值,分别是 a b c d e f ,要注意是竖着排的,第一行代表的是X轴变化,第二行代表的是Y轴的变化,第三行代表的是Z轴的变化,2D不涉及到Z轴,这里使用 0 0 1
假设一个问题
创建一个宽高为200px的div ,div 里面有一个红色的点,位置是{x:181px y:50px}
倘若将这个div向右平移20px,旋转37°,x轴缩放1.5倍,y轴缩放2倍
transform:tranlate(10px,20px) rotate(37deg) scale(1.5, 2)
缩放scale(x,y)
缩放对应的是矩阵中的a
和d
,x
轴的缩放比例对应a
,y
轴的缩放比例对应d
。
transform:scale(x,y)
a = x
d = y
所以scale(1.5, 2)
对应的矩阵是
matrix:(1.5,0,0,0,2,0)
如果元素没有被缩放,默认a = 1 d =1
平移 translate(10, 20)
平移对应的是矩阵中 e
和 f
,平移的x
和 f
分别对应 e
和 f
transform:translate(10, 20)
e = 10
f = 20
对应:transform: matrix(a, b, c, d ,10, 20);
结合缩放:transform: matrix(1.5 0, 0, 2, 10, 20)
旋转 rotate(0deg)
旋转影响的是a/b/c/d四个值,分别是什么呢?
transform: rotate(θdeg)
a=cosθ
b=sinθ
c=-sinθ
d=cosθ
如果要计算 30° 的sin值:
首先我们要将 30° 转换为弧度,传递给三角函数计算。用 JS 计算就是下面的样子了。
// 弧度和角度的转换公式:弧度=π/180×角度
const radian = Math.PI / 180 * 30 // 算出弧度
const sin = Math.sin(radian) // 计算 sinθ
const cos = Math.cos(radian) // 计算 cosθ
console.log(sin, cos) // 输出 ≈ 0.5, 0.866
transform: rotate(30deg)
a=0.866
b=0.5
c=-0.5
d=0.866
transform: matrix(0.866, 0.5, -0.5, 0.866, 0, 0);
偏移 skew(20deg, 30deg)
上面的题目中没有出现出现偏移值,偏移值也是由两个参数组成,x 轴和 y 轴,分别对应矩阵中的 c 和 b。是 x 对应 c,y 对应 b, 这个对应并不是相等,需要对 skew 的 x 值 和 y 值进行 tan 运算。
transform: skew(20deg, 30deg);
b=tan30°
c=tan20°
注意 y 对应的是 c,x 对应的是 b。
transform: matrix(a, tan(30deg), tan(20deg), d, e, f)
使用 JS 来算出 tan20 和 tan30
// 先创建一个方法,直接返回角度的tan值
function tan (deg) {
const radian = Math.PI / 180 * deg
return Math.tan(radian)
}
const b = tan(30)
const c = tan(20)
console.log(b, c) // 输出 ≈ 0.577, 0.364
b=0.577 c=0.364
transform: matrix(1, 0.577, 0.364, 1, 0, 0)
旋转+缩放+偏移+位移怎么办?
如果我们既要旋转又要缩放又要偏移,我们需要将旋转和缩放和偏移和位移多个矩阵相乘,要按照transform里面rotate/scale/skew/translate所写的顺序相乘。
这里我们先考虑旋转和缩放,需要将旋转的矩阵和缩放的矩阵相乘
实在是用语言解释不清楚如何去乘,用一张图解释吧:
这里我用小写字母代表第一个矩阵中的值,大写字母代表第二个矩阵里的值
将我们的已经得到的矩阵带入到公式
得出:
transform: rotate(30) scale(1.5 2);
转换为 matrix 表示为:
transform: matrix(1.299, 0.75, -1, 1.732, 0, 0);
找到这次转换的矩阵
div 的 transform 值如下
transform: translate(10px, 20px) rotate(37deg) scale(1.5, 2);
#### translate(10px, 20px)
x 平移 10px,y 平移 20px,所以 e=10,f=20。
rotate(37deg)
sin37° ≈ 0.6
cos37° ≈ 0.8
根据 a 对应 cos b,对应 sin,c 对应 -sin,d 对应 cos 的值
得到:
a=0.8,b=0.6,c=-0.6,d=0.8
scale(1.5, 2)
x 轴缩放 1.5,y 轴缩放 2,所以 a=1.5,d=2
结合
transform: translate(10px, 20px) rotate(37deg) scale(1.5, 2);
我们使用 位移矩阵 旋转矩阵 缩放矩阵(根据transform中的变换类型书写的顺序)
可以使用矩阵计算器进行计算
从左往右依次计算
所以最终得到矩阵
matrix(1.2, 0.9, -1.2 1.6, 10, 20)
验证一下
transform: matrix(1.2, 0.9, -1.2 1.6, 10, 20)
和
transform: translate(10px, 20px) rotate(37deg) scale(1.5, 2);
效果是一样的
如何对一个坐标进行矩阵变换
我们已经知道了这个矩阵,如何通过矩阵对一个坐标进行变化,找到这个坐标变化后的位置呢?
我们用之前得出的变换矩阵去乘以这一个坐标组成的3*1(三排一列)矩阵。
上面已经介绍过如何进行矩阵乘法了,这里在介绍一遍
上图中左右两个矩阵颜色相同的位置相乘后相加,每一行都进行这样的计算:
得到一个3*1的矩阵,第一行是转换后的 x 值,第二行是转换后的 y 值,第三行是转换后的 z 值(2d不考虑z值)。
前面讲到,矩阵的第一行影响 x,第二行影响 y,也体现在这个地方。
假设我们的坐标是(50, 80),这里还没有针对我们提出的问题上面的点进行计算。
我们把坐标写成矩阵的形式,设置 z 轴是1:
然后进行乘法计算:
通过我们计算出来的矩阵变换得到新的位置(46, 172)
继续刚刚问题
坐标是需要基于一个坐标系存在的,我们需要找到正确的坐标系才能算出准确的坐标。 在 CSS transform 中,有个属性是 transform-origin,来设置变换所基于的点,默认是transform-origin: 50% 50%,基于中间元素的中心点。我们需要以这个点建立坐标系。
在网页中,坐标系是 x 轴向右,y 轴向下。
转换前:
转换后:
根据题目我们知道,这个点相对于绿色div左上角的坐标是(181, 50) 绿色div的宽高为200 基于绿色div中心点建立的坐标系,这个点的坐标是(81, -50)
将坐标代入公式进行计算:
得到坐标约为(167, 13)
再将这个坐标转换成页面坐标系(267,113)
最终我们得到了这个点在经过转换后的坐标
参考文章: https://fanmingfei.com/post/CSS3_Transform_Matrix_Intro.html