3D 穿梭效果？使用 UWP 也能搞定
Posted dino.c
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了3D 穿梭效果？使用 UWP 也能搞定相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
昨天 ChokCoco 大佬搞了个 3D 穿梭效果出来，具体可见这里：
这个效果太神奇了，他还问我能不能用 WPF 搞出来，因为我完全没用过 WPF 的 3D，我第一反应是“这太难为我了”。
晚上回家吃饭溜娃打打帝国时代 4，突然想起我很久没有宠幸 UWP 了。一股“吾有上将 UWP，可搞定 3D 穿梭效果”的豪气油然而生。
于是就把这动画效果造出来了。
总的来说，实现 3D 穿梭的原理是靠改变 CSS 中的 perspective 产生透视效果。perspective指定了观察者与 z=0 平面的距离，使具有三维位置变换的元素产生透视效果。它的值越小，视角越深。
perspective 的具体用法可见此文档：
perspective - CSS（层叠样式表） _ MDN
与之对应，UWP 中提供了 PerspectiveTransform3D 类，它的 Depth 属性 也有类似的效果，当 Depth 越小，视觉越深，与平面相交的对象就越变形：
了解原理后马上开工。首先在 Xaml 中将 Grid 的大小写死为 300，然后将 PerspectiveTransform3D 的 Depth 设得很小：
<Grid Height="300" Width="300">
<Grid.Transform3D>
<media3D:PerspectiveTransform3D Depth="2" />
</Grid.Transform3D>
然后从 ChokCoco 大佬那里搞到张星空图片，放在 Grid 里：
然后将 CompositeTransform3D 的 RotationY 设为 -90，这时候图片就扭曲起来了：
<media3D:CompositeTransform3D RotationY="-90" />
然后再设置 TranslateZ="100"，让图片向外拉伸：
<media3D:CompositeTransform3D RotationY="-90" TranslateZ="100" />
搞定了一个方向后，所有方向都大致这样操作，只是改变 Rotation 和 Translate 还有中心点，就完成了一张静态的 3D 穿梭图：
<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformLeft" x:Key="TransformLeft" RotationY="-90" TranslateZ="100" />
<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformUp" x:Key="TransformUp" RotationX="90" TranslateZ="50" />
<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformRight" x:Key="TransformRight" RotationY="90" CenterX="300" TranslateZ="50"/>
<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformDown" x:Key="TransformDown" RotationX="-90" CenterY="300" TranslateZ="50" />
<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformLeft}" />
<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformUp}" />
<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformRight}" />
<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformDown}" />
下一步就是要让这四张图片动起来。这简单，用最基本的 DoubleAnimation 操作TranslateZ 从 10 变到 200：
<Storyboard x:Name="Move" x:Key="Move" RepeatBehavior="Forever">
<DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformLeft" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
<DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformUp" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
<DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformRight" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
<DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformDown" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
</Storyboard>
这时候基本的动画就已经实现了，但是没办法做到首尾相连，所以先把之前的成果封装成一个控件：
然后给它加上透明度变化的动画：
<Storyboard x:Name="Fade" RepeatBehavior="Forever">
<DoubleAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetName="Root" Storyboard.TargetProperty="Opacity" Duration="0:0:8" >
<LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:0" Value="0"/>
<LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:2" Value="1"/>
<LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:4.8" Value="1"/>
<LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:8" Value="0"/>
</DoubleAnimationUsingKeyFrames>
</Storyboard>
通过叠加两个 GalaxyShuttleControl ，并且控制它们动画开始的时间，互相掩盖开头和结尾动画衔接不上的问题：
public TimeSpan Delay { get; set; }
private async void GalaxyShettleControl_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
await Task.Delay(Delay);
Move.Begin();
Fade.Begin();
}
<galaxyshuttles:GalaxyShuttleControl Delay="0:0:4" />
<galaxyshuttles:GalaxyShuttleControl/>
这样 3D 穿梭效果就实现了。
最后还差一点，ChokCoco 大佬的动画里加上了 hueRotate ，让颜色一直变化。UWP 里也可以使用 HueRotationEffect 实现这点，不过它的 Angle 的值范围是 0 到 2 * Math.Pi。要实现它的动画可以试试 Windows Community Toolkit 里的 PipelineVisualFactory 和 AnimationSet，这两个工具可以用来处理很复杂的效果和动画，用在这里反而大材小用：
<media:UIElementExtensions.VisualFactory>
<media:PipelineVisualFactory>
<media:HueRotationEffect x:Name="HueRotationEffect" IsAnimatable="True"/>
</media:PipelineVisualFactory>
</media:UIElementExtensions.VisualFactory>
<animations:Explicit.Animations>
<animations:AnimationSet x:Name="HueAnimation" >
<animations:AnimationScope>
<animations:HueRotationEffectAnimation From="0" To="6.28318530718" Target="{Binding ElementName=HueRotationEffect}" Repeat="Forever" Duration="0:0:28"/>
</animations:AnimationScope>
</animations:AnimationSet>
</animations:Explicit.Animations>
最终实现的效果如下：
满足了好奇心后，下一步（自己生成图片）就不玩了。3D 穿梭动画实现起来不算难，最难的部分是 ChokCoco 大佬提供的创意，期待 ChokCoco 大佬下次再有别的动画让我抄来玩。
最后说一句，虽然用 MAIU 或 WinUI3 应该都能搞，而且这两个技术听起来更时髦些，可惜它们还没发布正式版，我还是趁现在多陪陪 UWP 好了。
源码： https://github.com/DinoChan/uwp_design_and_animation_lab
作者：dino.c
出处：http://www.cnblogs.com/dino623/
说明：欢迎转载并请标明来源和作者。如有错漏请指出，谢谢。
3D 穿梭效果？使用 CSS 轻松搞定
背景
周末在家习惯性登陆 Apex，准备玩几盘。在登陆加速器的过程中，发现加速器到期了。
我一直用的腾讯网游加速器，然而点击充值按钮，提示最近客户端升级改造，暂不支持充值（这个操作把我震惊了~）。只能转头下载网易 UU 加速器。
打开 UU 加速器首页，映入眼帘的是这样一幅画面：
瞬间，被它这个背景图吸引。
出于对 CSS 的敏感，盲猜了一波这个用 CSS 实现的，至少也应该是 Canvas。打开控制台，稍微有点点失望，居然是一个 .mp4文件：
再看看 Network 面板，这个 .mp4 文件居然需要 3.5M？
emm，瞬间不想打游戏了。这么个背景图，CSS 不能搞定么？
使用 CSS 3D 实现星际 3D 穿梭效果
这个技巧，我在 奇思妙想 CSS 3D 动画 | 仅使用 CSS 能制作出多惊艳的动画？ 也有提及过，感兴趣的可以一并看看。
假设我们有这样一张图形：
这张图先放着备用。在使用这张图之前，我们会先绘制这样一个图形：
<div class="g-container">
<div class="g-group">
<div class="item item-right"></div>
<div class="item item-left"></div>
<div class="item item-top"></div>
<div class="item item-bottom"></div>
<div class="item item-middle"></div>
</div>
</div>
body {
background: #000;
}
.g-container {
position: relative;
}
.g-group {
position: absolute;
width: 100px;
height: 100px;
left: -50px;
top: -50px;
transform-style: preserve-3d;
}
.item {
position: absolute;
width: 100%;
height: 100%;
background: rgba(255, 255, 255, .5);
}
.item-right {
background: red;
transform: rotateY(90deg) translateZ(50px);
}
.item-left {
background: green;
transform: rotateY(-90deg) translateZ(50px);
}
.item-top {
background: blue;
transform: rotateX(90deg) translateZ(50px);
}
.item-bottom {
background: deeppink;
transform: rotateX(-90deg) translateZ(50px);
}
.item-middle {
background: rgba(255, 255, 255, 0.5);
transform: rotateX(180deg) translateZ(50px);
}
一共设置了 5 个子元素，不过仔细看 CSS 代码，其中 4 个子元素都设置了 rotateX/Y(90deg/-90deg)，也就是绕 X 轴或者 Y 轴旋转了 90°，在视觉上是垂直屏幕的一张平面，所以直观视觉上我们是不到的，只能看到一个平面 .item-middle。
我将 5 个子 item 设置了不同的背景色，结果如下：
现在看来，好像平平无奇，确实也是。
不过，见证奇迹的时候来了，此时，我们给父元素 .g-container 设置一个极小的 perspective，譬如，设置一个 perspective: 4px，看看效果：
.g-container {
position: relative;
+ perspective: 4px;
}
// ...其余样式保持不变
此时，画风骤变，整个效果就变成了这样：
由于 perspective 生效，原本的平面效果变成了 3D 的效果。接下来，我们使用上面准备好的星空图，替换一下上面的背景颜色，全部都换成同一张图，神奇的事情发生了：
由于设置的 perspective 非常之小，而每个 item 的 transform: translateZ(50px) 设置的又比较大，所以图片在视觉上被拉伸的非常厉害。但是整体是充满整个屏幕的。
接下来，我们只需要让视角动起来，给父元素增加一个动画，通过控制父元素的 translateZ() 进行变化即可：
.g-container{
position: relative;
perspective: 4px;
perspective-origin: 50% 50%;
}
.g-group{
position: absolute;
// ... 一些定位高宽代码
transform-style: preserve-3d;
+ animation: move 8s infinite linear;
}
@keyframes move {
0%{
transform: translateZ(-50px) rotate(0deg);
}
100%{
transform: translateZ(50px) rotate(0deg);
}
}
看看，神奇美妙的星空穿梭的效果就出来了，Amazing：
美中不足之处在于，动画没能无限衔接上，开头和结尾都有很大的问题。
当然，这难不倒我们，我们可以：
- 通过叠加两组同样的效果，一组比另一组通过负的
animation-delay提前行进，使两组动画衔接起来（一组结束的时候另外一组还在行进中） - 再通过透明度的变化，隐藏掉
item-middle迎面飞来的突兀感 - 最后，可以通过父元素的滤镜
hue-rotate控制图片的颜色变化
我们尝试修改 HTML 结构如下：
<div class="g-container">
<div class="g-group">
<div class="item item-right"></div>
<div class="item item-left"></div>
<div class="item item-top"></div>
<div class="item item-bottom"></div>
<div class="item item-middle"></div>
</div>
<!-- 增加一组动画 -->
<div class="g-group">
<div class="item item-right"></div>
<div class="item item-left"></div>
<div class="item item-top"></div>
<div class="item item-bottom"></div>
<div class="item item-middle"></div>
</div>
</div>
修改后的核心 CSS 如下：
.g-container{
perspective: 4px;
position: relative;
// hue-rotate 变化动画，可以让图片颜色一直变换
animation: hueRotate 21s infinite linear;
}
.g-group{
transform-style: preserve-3d;
animation: move 12s infinite linear;
}
// 设置负的 animation-delay，让第二组动画提前进行
.g-group:nth-child(2){
animation: move 12s infinite linear;
animation-delay: -6s;
}
.item {
background: url(https://z3.ax1x.com/2021/08/20/fLwuMd.jpg);
background-size: cover;
opacity: 1;
// 子元素的透明度变化，减少动画衔接时候的突兀感
animation: fade 12s infinite linear;
animation-delay: 0;
}
.g-group:nth-child(2) .item {
animation-delay: -6s;
}
@keyframes move {
0%{
transform: translateZ(-500px) rotate(0deg);
}
100%{
transform: translateZ(500px) rotate(0deg);
}
}
@keyframes fade {
0%{
opacity: 0;
}
25%,
60%{
opacity: 1;
}
100%{
opacity: 0;
}
}
@keyframes hueRotate {
0% {
filter: hue-rotate(0);
}
100% {
filter: hue-rotate(360deg);
}
}
最终完整的效果如下，星空穿梭的效果，整个动画首尾相连，可以一直无限下去，几乎没有破绽，非常的赞：
上述的完整代码，你可以猛击这里：CSS 灵感 -- 3D 宇宙时空穿梭效果
这样，我们就基本还原了上述见到的网易 UU 加速器首页的动图背景。
更进一步，一个图片我都不想用
当然，这里还是会有读者吐槽，你这里不也用了一张图片资源么？没有那张星空图行不行？这张图我也懒得去找。
当然可以，CSS YYDS。这里我们尝试使用 box-shadow，去替换实际的星空图，也是在一个 div 标签内实现，借助了 SASS 的循环函数：
<div></div>
@function randomNum($max, $min: 0, $u: 1) {
@return ($min + random($max)) * $u;
}
@function randomColor() {
@return rgb(randomNum(255), randomNum(255), randomNum(255));
}
@function shadowSet($maxWidth, $maxHeight, $count) {
$shadow : 0 0 0 0 randomColor();
@for $i from 0 through $count {
$x: #{random(10000) / 10000 * $maxWidth};
$y: #{random(10000) / 10000 * $maxHeight};
$shadow: $shadow, #{$x} #{$y} 0 #{random(5)}px randomColor();
}
@return $shadow;
}
body {
background: #000;
}
div {
width: 1px;
height: 1px;
border-radius: 50%;
box-shadow: shadowSet(100vw, 100vh, 500);
}
这里，我们用 SASS 封装了一个函数，利用多重 box-shadow 的特性，在传入的大小的高宽内，生成传入个数的点。
这样，我们可以得到这样一幅图，用于替换实际的星空图：
我们再把上述这个图，替换实际的星空图，主要是替换 .item 这个 class，只列出修改的部分：
// 原 CSS，使用了一张星空图
.item {
position: absolute;
width: 100%;
height: 100%;
background: url(https://z3.ax1x.com/2021/08/20/fLwuMd.jpg);
background-size: cover;
animation: fade 12s infinite linear;
}
// 修改后的 CSS 代码
.item {
position: absolute;
width: 100%;
height: 100%;
background: #000;
animation: fade 12s infinite linear;
}
.item::after {
content: "";
position: absolute;
top: 0;
left: 0;
right: 0;
bottom: 0;
width: 1px;
height: 1px;
border-radius: 50%;
box-shadow: shadowSet(100vw, 100vh, 500);
}
这样，我们就实现了这样一个效果，在不借助额外资源的情况下，使用纯 CSS 实现上述效果：
CodePen Demo -- Pure CSS Galaxy Shuttle 2
通过调整动画的时间，perspective 的值，每组元素的 translateZ() 变化距离，可以得到各种不一样的观感和效果，感兴趣的读者可以基于我上述给的 DEMO 自己尝试尝试。
最后
好了，本文到此结束，希望本文对你有所帮助
以上是关于3D 穿梭效果？使用 UWP 也能搞定的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章