iOS核心动画高级技巧（笔记）——（四）变换

仿射变换

• 创建一个CGAffineTransform

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)

• 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)
创建一个复合变换：

    var transform = CGAffineTransformIdentity
    transform = CGAffineTransformScale(transform, 0.5, 0.5)
    transform = CGAffineTransformRotate(transform, CGFloat(M_PI / 180.0 * 30.0))
    transform = CGAffineTransformTranslate(transform, 200, 0)
    self.layerView.layer.setAffineTransform(transform)

仿射变换

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。

注意：
CGAffineTransformMakeTranslation每次都是以最初位置的中心点为起始参照
CGAffineTransformTranslate每次都是以传入的transform为起始参照

3D变换

• 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的平移和缩放多出了一个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)
  
  

  X，Y，Z轴，以及围绕它们旋转的方向
  
  由图所见，绕Z轴的旋转等同于之前二维空间的仿射旋转，但是绕X轴和Y轴的旋转就突破了屏幕的二维空间，并且在用户视角看来发生了倾斜。

• 透视投影

为了让旋转达到理想的效果，需要引入投影变换（又称作z变换）来对除了旋转之外的变换矩阵做一些修改，Core Animation并没有给我们提供设置透视变换的函数，因此我们需要手动修改矩阵值，幸运的是，很简单：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。m34用于按比例缩放X和Y的值来计算到底要离视角多远。m34的默认值是0，我们可以通过设置m34为-1.0 / d来应用透视效果，d代表了想象中视角相机和屏幕之间的距离，以像素为单位，通常为500-1000，减少距离的值会增强透视效果，所以一个非常微小的值会让它看起来更加失真，然而一个非常大的值会让它基本失去透视效果。
var transform = CATransform3DIdentity
transform.m34 = -1.0 / 500.0
transform = CATransform3DRotate(transform, CGFloat(M_PI_4), 1, 0, 0)
self.imageView.layer.transform = transform

透视投影

• 灭点

当在透视角度绘图的时候，远离相机视角的物体将会变小变远，当远离到一个极限距离，它们可能就缩成了一个点，于是所有的物体最后都汇聚消失在同一个点。
在现实中，这个点通常是视图的中心，于是为了在应用中创建拟真效果的透视，这个点应该聚在屏幕中点，或者至少是包含所有3D对象的视图中点。

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，当你视图通过调整 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，这样分别设置很麻烦。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。
我们来用一个demo举例说明。并排放置两个视图，然后通过设置它们容器视图的透视变换，我们可以保证它们有相同的透视和灭点。

在一个视图容器内并排放置两个视图

    var transforms = CATransform3DIdentity
    transforms.m34 = -1.0 / 500
    self.containerView.layer.sublayerTransform = transforms
    
    var transform1 = CATransform3DIdentity
    transform1 = CATransform3DRotate(transform1, CGFloat(M_PI_4), 0, 1, 0)
    self.imageView1.layer.transform = transform1
    
    let transform2 = CATransform3DMakeRotation(CGFloat(-M_PI_4), 0, 1, 0)
    self.imageView2.layer.transform = transform2

通过相同的透视效果分别对视图做变换

• 背面

将图片旋转180度后显示的是正面的一个镜像图片。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true，如果设置为false，那么当图层正面从相机视角消失的时候，它将不会被绘制。