Android 实现一个立方体旋转效果

泡在网上的日子 / 文 发表于2015-09-28 16:30 次阅读 Camera,立体

原文出处:http://segmentfault.com/a/1190000003800682 

今天我们来看看如何实现一个立方体翻转的效果,如图

5dd54131gw1ewhzt3daq7g20f00qob2a.gif

看上去很麻烦,实际上实现起来还是蛮轻松的。
这里我们使用到的有两个类。

  1. android.graphic.Camera 这是在图像学概念里的摄像机,这是一个透视摄像机

  2. android.graphic.Matrix 矩阵,用来表示图像的变化。

头疼的钻研路开始

我们先从摄像头上的角度分析:
正常情况下,我们是这么看画面的(那个电池一样的东西就当是摄像头吧)

blob.png

我们要产生立方体的效果,那逻辑上应该是这么看:
blob.png

Camera提供了几个接口,我们这使用到的接口有两个:

  1. Rotate 旋转

  2. Translate 平移

这两个函数的操作都对画布的!
这里我们首先要有2个View。xml结构入下:

<cn.geminiwen.canvassupport.view.SplashLayout
        android:text="@string/hello_world"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:background="#000" >
        <RelativeLayout
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="match_parent"
            android:background="#f00">
        </RelativeLayout>
        <RelativeLayout
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="match_parent"
            android:background="#0f0">
        </RelativeLayout>
</cn.geminiwen.canvassupport.view.SplashLayout>

SplashLayout就是我的自定义布局,用来绘制立方体效果的布局。

我们把第一个view作为backgroundView,第二个View作为foregroundView,使得效果是从backgroundView翻转到foregroundView

具体代码入下:

private void cube(Canvas canvas, double interpolation) {
        View foregroundView = getChildAt(0);
        View backgroundView = getChildAt(1);
        int width = getWidth();
        int height = getHeight();
        long drawingTime = getDrawingTime();
        float rotate;

        //begin drawForeground
        rotate = (float)(- sFinalDegree * interpolation);
        mCamera.save();
        mCamera.translate((float)(width - interpolation * width), 0, 0);
        mCamera.rotateY(rotate);
        mCamera.getMatrix(mMatrix);
        mCamera.restore();

        mMatrix.postTranslate(0, height / 2);
        mMatrix.preTranslate(-width, -height / 2);
        canvas.save();
        canvas.concat(mMatrix);
        drawChild(canvas, foregroundView, drawingTime);
        canvas.restore();
        //end drawForeground



        //draw Background
        rotate = (float)(sFinalDegree - sFinalDegree * interpolation);
        mCamera.save();
        mCamera.translate((float)(-width * interpolation), 0, 0);
        mCamera.rotateY(rotate);
        mCamera.getMatrix(mMatrix);
        mCamera.restore();

        mMatrix.postTranslate(width, height / 2);
        mMatrix.preTranslate(0, -height / 2);
        canvas.save();
        canvas.concat(mMatrix);
        drawChild(canvas, backgroundView, drawingTime);
        canvas.restore();
        //end draw Background

    }

这段代码放到ViewGroupdispatchDraw方法里即可,因为ViewGroup只能在dispatchDraw方法中绘制子视图。
其中,canvas代表画布,interpolation代表动画从0.0 到 1.0 的过程,方便插入器的使用。

这里来解释下我们的过程。

View状态变换

起始状态background是这样的:

  1. 绕Y轴正方向转90度

  2. 画布x轴移动到width的位置。

可以参照上图中的画布2的状态。

终点状态是这样:

  1. 绕Y轴正方向0度。

  2. 画布x轴移动到0的位置。

可以参考上图中的画布的状态。

旋转问题

综上所述,我们设置转动角度sFinalDegree为90。
interpolation从0到1的过程,
background的rotate就变成了从900的过程。

平移问题

这时候我们考虑平移的情况,这个情况会比较复杂,因为我们这里有两种平移方式,平移摄像机或者直接平移画布

这里我们说下区别,如果移动摄像机,会导致图像的投影发生变化,举个例子:
比如我们已经在投影上绕Y轴旋转90度,如果移动X轴的话,看如下图的区别:

1、未平移摄像机

blob.png

2、平移摄像机

blob.png

从图上我们知道,这个旋转过的画布的前端和后端我们都是可以看见的,这当然不符合我们要求,那么我们直接平移画布是什么意思呢?

我们知道对摄像机做了操作之后,应用到画布上,实际是画一个画布的投影,直接移动画布的话,就是改变其坐标系系统,达到效果,我们可以理解为同时对摄像机和view进行平移,最终达到的效果就是摄像头相对view的位置和1一样,但是我们的画布却平移了,这就达到了我们最终的要求。

我们看代码虽然我们平移的是画布,但是我们平移的过程中确是使用移动摄像机的方式来绘制投影,这又是为什么呢?

我们从三角函数的投影来解释这个问题。
首先看见我平移摄像头的方式是线性的,也就是y=kt这种方式,斜率一定,也就是随着时间变化,我平移的距离是线性增加的。那么考虑旋转的时候的投影情况:
被旋转的角就是角a,我们的画布长为width,那么画布的投影长度为 
width * cos(a)
blob.png

它是一个三角函数。变化趋势先快后慢,因此我们在旋转过程中会看见右边露出背景,造成视觉上的不友好,怎么解决这个问题呢?

这时候就借助我们的摄像机平移的投影方式。

blob.png

这里绿色的线是我们的投影线,它的投影长度比cos(a) * width要长很多,因此它就可以让我们在旋转过程中不产生黑边,给人视觉上的饱满感,会让我们的视觉效果好很多。

我们的foregroundView就是一个backgroundView的逆向过程,因此使用类似的代码,然后假设interpolation是从1-0的过程即可,同时它的坐标系整体要往左移动一个屏幕。

总结

做UI的效果,特别需要一些比较好的数据基础,在图像处理中,搞清楚透视、矩阵的一些计算方式和概念非常重要,今天我们介绍了利用Camera来进行辅助我们进行矩阵的计算。

源码

demo已经放在github上
demo已经放在github上
demo已经放在github上
https://github.com/geminiwen/AndroidCubeDemo 欢迎star 欢迎fork!


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