如何在IOS中使用3D UI – CALayer的透视投影

例子代码能够在 http://www.tairan.com/thread-3607-1-1.html 下载

    iOS的UI是基于UIView类的，咱们能看到的每一个UI元素都是UIView或者UIView的子类。View按树形结构组织起来，树根是UIWindow。

     View负责界面的交互和显示，其中显示部分由CALayer来完成。每一个UIView包含一个CALayer实例。能够这么认为，UIView自己是不可见的，咱们能看到的都是CALayer，UIView只是负责对CALayer进行管理。

    UIView的显示设置都是对CALayer属性的封装，可是这层封装掩盖了CALayer提供的3D显示功能。因此咱们想让UIView显示3D的效果的话，须要直接操做CALayer。

    要操做CALayer对象，首先要在工程中包含QuartzCore.framework，在文件中import <QuartzCore/QuartzCore.h>头文件。QuartzCore.framework中包含了CALayer以及 CALayer一些官方子类的定义。

    经过设置CALayer的transform属性，可使CALayer产生3D空间内的平移、缩放、旋转等变化。

    第一个例子，绕坐标轴的旋转：

    原始场景如图

    

 

    使用 image.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI/6, 0, 0, 1); 绕Z轴旋转30度后的效果

    

    使用 image.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI/6, 0, 1, 0); 绕Y轴旋转30度后的效果

     

    使用 image.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI/6, 1, 0, 0); 绕X轴旋转30度后的效果

    

    可以发现，绕Z轴的旋转比较符合预期，可是绕X轴Y轴的旋转只是在Y轴X轴上进行了一些缩放而已。这是由于，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，因此在本例中，只能形成相应轴上的缩放。

    第二个例子，透视投影

    CALayer默认使用正交投影，所以没有远小近大效果，并且没有明确的API可使用透视投影矩阵。所幸能够经过矩阵连乘本身构造透视投影矩阵。构造透视投影矩阵的代码以下：

CATransform3D CATransform3DMakePerspective(CGPoint center, float disZ) { CATransform3D transToCenter = CATransform3DMakeTranslation(-center.x, -center.y, 0); CATransform3D transBack = CATransform3DMakeTranslation(center.x, center.y, 0); CATransform3D scale = CATransform3DIdentity; scale.m34 = -1.0f/disZ; return CATransform3DConcat(CATransform3DConcat(transToCenter, scale), transBack); } CATransform3D CATransform3DPerspect(CATransform3D t, CGPoint center, float disZ) { return CATransform3DConcat(t, CATransform3DMakePerspective(center, disZ)); }

    这个函数的实现原理要参考计算机图形学的3D变换部分，之后再作解释。如今只须要了解接口的含义，center指的是相机 的位置，相机的位置是相对于要 进行变换的CALayer的来讲的，原点是CALayer的anchorPoint在整个CALayer的位置，例如CALayer的大小是(100, 200), anchorPoint值为(0.5, 0.5)，此时 anchorPoint在整个CALayer中的位置就是(50, 100)，正中心的位置。传入透视变换的相机位置为(0, 0)，那么相机所在的位置相对于CALayer就是(50, 100)。若是但愿相机在左上角，则须要传入(-50, -100)。disZ表示的是相机离z=0平面（也能够理解为屏幕）的距离。

    带透视效果的旋转，效果以下：

    

 

CATransform3D rotate = CATransform3DMakeRotation(M_PI/6, 1, 0, 0); image.layer.transform = CATransform3DPerspect(rotate, CGPointMake(0, 0), 200);

    

    

CATransform3D rotate = CATransform3DMakeRotation(M_PI/6, 0, 1, 0); image.layer.transform = CATransform3DPerspect(rotate, CGPointMake(0, 0), 200);

    

    

CATransform3D rotate = CATransform3DMakeRotation(M_PI/6, 0, 0, 1); image.layer.transform = CATransform3DPerspect(rotate, CGPointMake(0, 0), 200);

    image的默认anchorPoint为(0.5,0.5)，也就是在图片中心；眼睛在图片中心点，距屏幕200单位。能够观察到，由于翻转，使图片的 不一样部分离屏幕距离不一样，近大远小的效果使立体感大大提高。饶Z轴的旋转不由于透视产生变化，由于全部的点离屏幕距离相同，因此不会产生近大远小的透视 感。

    第三，更多的效果。CALayer的旋转和缩放是绕anchorPoint点的，改变anchorPoint的值，可使Layer绕不一样的点而不仅是中 心点旋转缩放。在构造透视投影矩阵的例子中就能够看到，CATransform3D可使用CATransform3DConcat函数链接起来以构造更 复杂的变换。经过这些方法，能够组合出更多的效果来。下面是个翻转的动画。使用UITimer

    

 

- (void)update { static float angle = 0; angle += 0.05f; CATransform3D transloate = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, -200); CATransform3D rotate = CATransform3DMakeRotation(angle, 0, 1, 0); CATransform3D mat = CATransform3DConcat(rotate, transloate); image.layer.transform = CATransform3DPerspect(mat, CGPointMake(0, 0), 500); }

    最后是两个更复杂的例子。第一个是使用四张一样大小的图片围成一个框，让这个框动画旋转。

    

    

CATransform3D move = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, 160); CATransform3D back = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, -160); CATransform3D rotate0 = CATransform3DMakeRotation(-angle, 0, 1, 0); CATransform3D rotate1 = CATransform3DMakeRotation(M_PI_2-angle, 0, 1, 0); CATransform3D rotate2 = CATransform3DMakeRotation(M_PI_2*2-angle, 0, 1, 0); CATransform3D rotate3 = CATransform3DMakeRotation(M_PI_2*3-angle, 0, 1, 0); CATransform3D mat0 = CATransform3DConcat(CATransform3DConcat(move, rotate0), back); CATransform3D mat1 = CATransform3DConcat(CATransform3DConcat(move, rotate1), back); CATransform3D mat2 = CATransform3DConcat(CATransform3DConcat(move, rotate2), back); CATransform3D mat3 = CATransform3DConcat(CATransform3DConcat(move, rotate3), back); image0.layer.transform = CATransform3DPerspect(mat0, CGPointZero, 500); image1.layer.transform = CATransform3DPerspect(mat1, CGPointZero, 500); image2.layer.transform = CATransform3DPerspect(mat2, CGPointZero, 500); image3.layer.transform = CATransform3DPerspect(mat3, CGPointZero, 500);

   上面的例子都使用UIImage的CALayer，但CALayer产生的动画能够应用在全部的UIView及子类上，下面是个普通界面的立体翻转效果。 

    

    

float dis = 160 * 1.732f; CATransform3D move = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, dis); CATransform3D back = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, -dis); CATransform3D rotate0 = CATransform3DMakeRotation(-angle, 0, 1, 0); CATransform3D rotate1 = CATransform3DMakeRotation(-angle + M_PI/3.0f, 0, 1, 0); CATransform3D mat0 = CATransform3DConcat(CATransform3DConcat(move, rotate0), back); CATransform3D mat1 = CATransform3DConcat(CATransform3DConcat(move, rotate1), back); view0.layer.transform = CATransform3DPerspect(mat0, CGPointZero, 500); view1.layer.transform = CATransform3DPerspect(mat1, CGPointZero, 500);