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仿射变换-CGAffineTransform

 印度阿三17 2018-09-26

CGAffineTransform是iOS封装的一套用于实现仿射变换效果的API,用于绘制2D图形,可以进行位移、旋转、缩放、叠加等效果,常用方法如下:

/** 位移仿射 */
init(translationX tx: CGFloat, y ty: CGFloat)
translatedBy(x tx: CGFloat, y ty: CGFloat)

/** 缩放仿射 */
init(scaleX sx: CGFloat, y sy: CGFloat)
scaledBy(x sx: CGFloat, y sy: CGFloat)

/** 旋转仿射 */
init(rotationAngle angle: CGFloat)
rotated(by angle: CGFloat) -> CGAffineTransform

/** 叠加仿射 */
concatenating(_ t2: CGAffineTransform)

CGAffineTransform原理

CGAffineTransform --view的2D变换运用得是矩阵乘法,通过最基础的仿射方法init(a: CGFloat, b: CGFloat, c: CGFloat, d: CGFloat, tx: CGFloat, ty: CGFloat),可以发现他有6个参数,可以拼出一下矩阵:

                                                                                 

仿射变换的矩阵计算:

                                                         

根据矩阵计算规则我们可以得到:

x' = a*x c*y tx
y' = b*x d*y ty

实践运用

平移

平移矩阵

代码如下:

/** t' = [ 1 0 0 1 tx ty ] */
UIView.animate(withDuration: 1) {
   _ = CGAffineTransform(a: 1, b: 0, c: 0, d: 1, tx: 100, ty: 100)
   self.redView?.transform = CGAffineTransform(translationX: 100, y: 100)
   print(NSStringFromCGRect((self.redView?.frame)!)) 
}

输出结果为:{{200, 200}, {100, 100}}

注: 当tx为正值时,会向x轴正方向平移,反之,则向x轴负方向平移;当ty为正值时,会向y轴正方向平移,反之,则向y轴负方向平移

缩放

缩放矩阵

代码如下:

/** t' = [ sx 0 0 sy 0 0 ] */
UIView.animate(withDuration: 1) {
  self.redView?.transform = CGAffineTransform(scaleX: 2, y: 2)
  print(NSStringFromCGRect((self.redView?.frame)!))
}

注: 当sx为正值时,会在x轴方向上缩放x倍,反之,则在缩放的基础上沿着竖直线翻转;当sy为正值时,会在y轴方向上缩放y倍,反之,则在缩放的基础上沿着水平线翻转

效果图:

旋转

旋转矩阵

 

代码如下:

/** t' = [ cos(angle) sin(angle) -sin(angle) cos(angle) 0 0 ] */
UIView.animate(withDuration: 1) {
  self.redView?.transform = CGAffineTransform(rotationAngle: CGFloat(M_PI_2))
  print(NSStringFromCGRect((self.redView?.frame)!))
}

效果图:

注1: 当angle为正值时,时针旋转坐标系统,反之时针旋转坐标系统

 

CATransform3D仿射变换

3D仿射在iOS中是通过CATransform3D实现的,它有着与CGAffineTrans类似的一组API,但他们有个重要的区别在于CATransform3D的效果只能加在layer的transform属性上,而CGAffineTransform直接加在View上。

3D仿射矩

类似于2D仿射,3D仿射也有一个基础矩阵,并且比2D的多一个维度,计算规则如下:

根据矩阵计算规则我们可以得到:

x' = m11*x m21*y m31*z m41(tx)

y' = m12*x m22*y m32*z m42(ty)

z' = m13*x m23*y m33*z m43(tx)

CATransform3D有16个存储属性,含义如下:

平移因子: m41(x位置) m42(y位置) m43(z位置) 缩放因子: m11(x位置) m22(y位置)
切变因子: m21(x位置) m12(y位置)
旋转因子: m13(x位置) m31(y位置)
透视因子: m34(有旋转才能看出效果

常用方法:

/** 旋转动画 */
CATransform3DMakeRotation(_ angle: CGFloat, _ x: CGFloat, _ y: CGFloat, _ z: CGFloat) -> CATransform3D

/** 缩放动画 */
CATransform3DMakeScale(_ sx: CGFloat, _ sy: CGFloat, _ sz: CGFloat) -> CATransform3D

/** 位移动画 */
CATransform3DMakeTranslation(_ tx: CGFloat, _ ty: CGFloat, _ tz: CGFloat) -> CATransform3D

/** 检查2个3D仿射效果是否相同 */
CATransform3DEqualToTransform(_ a: CATransform3D, _ b: CATransform3D) -> Bool

/** 检查是否有做过仿射3D效果 */
CATransform3DIsIdentity(_ t: CATransform3D) -> Bool

/** 3D仿射转换成2D仿射 */
CATransform3DGetAffineTransform(_ t: CATransform3D) -> CGAffineTransform

/** 2D仿射转换成3D仿射 */
CATransform3DMakeAffineTransform(_ m: CGAffineTransform) -> CATransform3D

/** 3D仿射效果反转(反效果,比如原来扩大,就变成缩小) */
CATransform3DInvert(_ t: CATransform3D) -> CATransform3D

/** 叠加3D仿射效果 */
CATransform3DConcat(_ a: CATransform3D, _ b: CATransform3D) -> CATransform3D

/*
    这个是一个初始化矩阵,带入矩阵算法计算后的结构会得到
    x'=x , y'=y , z'=z
    它的作用是清除之前对矩阵设置的仿射效果,或者用来初始化一个原始无效果的仿射矩阵
    [ 1 0 0 0 ]
    [ 0 1 0 0 ]
    [ 0 0 1 0 ]
    [ 0 0 0 1 ]
*/
CATransform3DIdentity: CATransform3D

实战:

代码如下:

    static var j = 0
    @objc func touches3DTransform() {
        switch ViewController.j {
        case 0:
            /** 旋转 */
            UIView.animate(withDuration: 2) {
                self.blueBtn?.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(CGFloat(M_PI), 0, 0, 1)
            }
        case 1:
            /** 平移 t' =  [1 0 0 0; 0 1 0 0; 0 0 1 0; tx ty tz 1] */
            /**  */
            blueBtn?.layer.transform = CATransform3DMakeTranslation(100, 100, 100)
        case 2:
            /** 缩放 t' = [sx 0 0 0; 0 sy 0 0; 0 0 sz 0; 0 0 0 1] */
            blueBtn?.layer.transform =  CATransform3DMakeScale(2, 1, 1)
        case 3:
            /** 旋转缩放 t' = rotation(angle, x, y, z) * t */
            UIView.animate(withDuration: 1) {
                self.blueBtn?.layer.transform = CATransform3DRotate(CATransform3DMakeScale(1, 1, 1), CGFloat(M_PI), 0, 1, 0)
            }
            print(NSStringFromCGRect((blueBtn?.frame)!))
        case 4:
            /** 反转 */
            UIView.animate(withDuration: 1) {
                self.blueBtn?.layer.transform = CATransform3DInvert(CATransform3DMakeScale(2, 2, 1))
            }
            print(NSStringFromCGRect((blueBtn?.frame)!))
        default:
            print("other")
        }
        ViewController.j  = 1
    }

效果图:

缩放旋转

 

参考资料:http://liuyanwei./2015/11/24/iOS-affine-transfermation-animation.html

 

 

 

来源:http://www./content-4-24811.html

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