Android 实现一个立方体旋转效果

好久不见~

今天我们来看看如何实现一个立方体翻转的效果，如图

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）

我们要产生立方体的效果，那逻辑上应该是这么看：

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ViewGroup的dispatchDraw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90到0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

2、平移摄像机

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)

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。

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
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https://github.com/geminiwen/AndroidCubeDemo 欢迎star 欢迎fork！