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详解iOS的Core Animation框架中的CATransform3D图形变换

作者：珲少

CATransform3D一般用于操作view的layer的,是Core Animation的结构体,可以用来做比较复杂的3D操作,这里我们就带大家来详解iOS的Core Animation框架中的CATransform3D图形变换

一、矩阵坐标
CATransform3D定义了一个变化矩阵，通过对矩阵参数的设置，我们可以改变layer的一些属性，这个属性的改变，可以产生动画的效果。
CATransform3D CATransform3DMakeTranslation (CGFloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz)
tx：X轴偏移位置，往下为正数。
ty：Y轴偏移位置，往右为正数。
tz：Z轴偏移位置，往外为正数。
例：
如果有2个图层，一个是绿色的，一个是红色的。先加载绿色，后加载红色。
tx，ty的左右偏移先不说了。
如果绿色的tz为-10 ，红色的tz为 0 效果如下。

201671191954573.png (152×150)

如果绿色的tz为 0 ，红色的tz为-10 效果如下。

201671192029709.png (151×150)

对于tz来说，值越大，那么图层就越往外（接近屏幕），值越小，图层越往里（屏幕里）。
CATransform3D CATransform3DTranslate (CATransform3D t, CGFloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz);
t：就是上一个函数。其他的都一样。
就可以理解为：函数的叠加，效果的叠加。
CATransform3D CATransform3DMakeScale (CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz);
sx：X轴缩放，代表一个缩放比例，一般都是 0 --- 1 之间的数字。
sy：Y轴缩放。
sz：整体比例变换时，也就是m11（sx）== m22（sy）时，若m33（sz）>1，图形整体缩小，若0<1，图形整体放大，若m33（sz）<0，发生关于原点的对称等比变换。
当sx = 1，sy = 1时。如图：

201671192103475.png (151×152)

当sx = 0.5，sy = 0.5时。如图：

201671192120345.png (152×154)

CATransform3D CATransform3DScale (CATransform3D t, CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz)
t：就是上一个函数。其他的都一样。
就可以理解为：函数的叠加，效果的叠加。
CATransform3D CATransform3DMakeRotation (CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z);
旋转效果。
angle：旋转的弧度，所以要把角度转换成弧度：角度 * M_PI / 180。
x：向X轴方向旋转。值范围-1 --- 1之间
y：向Y轴方向旋转。值范围-1 --- 1之间
z：向Z轴方向旋转。值范围-1 --- 1之间
例：向X轴旋转60度。

201671192143349.png (224×229)

向Y轴旋转60度。

201671192202793.png (224×229)

向Z轴旋转60度。

201671192545073.png (304×292)

向 X轴，Y轴都旋转60度，就是沿着对角线旋转。

201671192648071.png (227×226)
可以通过X，Y，Z轴同时变化，来旋转图像。
CATransform3D CATransform3DRotate (CATransform3D t, CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z);
t：就是上一个函数。其他的都一样。
就可以理解为：函数的叠加，效果的叠加。
CATransform3D CATransform3DInvert (CATransform3D t);
翻转效果。

201671192247252.png (304×292)201671192357331.png (292×287)

CGAffineTransform CATransform3DGetAffineTransform (CATransform3D t);
bool CATransform3DIsAffine (CATransform3D t);
仿射效果。
就是把一个 CATransform3D 对象转换成一个 CGAffineTransform 对象。
也就是把 CATransform3D 矩阵 转换成 CGAffineTransform 矩阵
变换函数同时提供了可以比较一个变换矩阵是否是单位矩阵,或者两个矩阵是否相等。
bool CATransform3DIsIdentity (CATransform3D t);
bool CATransform3DEqualToTransform (CATransform3D a, CATransform3D b);
也可以通过修改数据结构和键值来设置变换效果。
struct CATransform3D
               {

                 CGFloat m11, m12, m13, m14；

                           CGFloat m21, m22, m23, m24；

                           CGFloat m31, m32, m33, m34；

                                  CGFloat m41, m42, m43, m44；
}
可以直接修改 其中的一个值，来达到相同的效果。
或者修改键值
[myLayer setValue:[NSNumber numberWithInt:0] forKeyPath:@"transform.rotation.x"];

二、CATransform3D中的属性和方法
//初始化一个transform3D对象，不做任何变换
const CATransform3D CATransform3DIdentity;
//判断一个transform3D对象是否是初始化的对象
bool CATransform3DIsIdentity (CATransform3D t);
//比较两个transform3D对象是否相同
bool CATransform3DEqualToTransform (CATransform3D a, CATransform3D b);
//将两个 transform3D对象变换属性进行叠加，返回一个新的transform3D对象
CATransform3D CATransform3DConcat (CATransform3D a, CATransform3D b);
1、平移变换
//返回一个平移变换的transform3D对象 tx，ty，tz对应x，y，z轴的平移
CATransform3D CATransform3DMakeTranslation (CGFloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz);
//在某个transform3D变换的基础上进行平移变换，t是上一个transform3D，其他参数同上
CATransform3D CATransform3DTranslate (CATransform3D t, CGFloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz);
例如：

    UIImageView * imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:imageView];
   
    UIImageView * newImageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    newImageView.image=[UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:newImageView];
    CATransform3D trans = CATransform3DMakeTranslation(10, 200, 0);
    newImageView.layer.transform =trans;
效果如下：

201671192753788.png (206×383)

2、缩放变换
//x，y，z分别对应x轴，y轴，z轴的缩放比例
CATransform3D CATransform3DMakeScale (CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz);
//在一个transform3D变换的基础上进行缩放变换，其他参数同上
CATransform3D CATransform3DScale (CATransform3D t, CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz);
例如：
UIImageView * imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:imageView];
   
    UIImageView * newImageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 300, 100, 100)];
    newImageView.image=[UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:newImageView];
    CATransform3D trans = CATransform3DMakeScale(2, 1, 1);
    newImageView.layer.transform =trans;
效果如下：

201671192812038.png (212×378)

3、旋转变换
//angle参数是旋转的角度，为弧度制 0-2π
//x，y，z决定了旋转围绕的中轴，取值为-1——1之间，例如（1，0，0）,则是绕x轴旋转（0.5，0.5，0），则是绕x轴与y轴中
//间45度为轴旋转,依次进行计算
CATransform3D CATransform3DMakeRotation (CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z);
//在一个transform3D的基础上进行旋转变换，其他参数如上
CATransform3D CATransform3DRotate (CATransform3D t, CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z);
例如：
UIImageView * imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:imageView];
   
    UIImageView * newImageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 300, 100, 100)];
    newImageView.image=[UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:newImageView];
    CATransform3D trans = CATransform3DMakeRotation(M_PI/2, 0, 0, 1);
    newImageView.layer.transform =trans;
效果如下：

201671192840809.png (210×395)

另外，当我们有垂直于z轴的旋转分量时，设置m34的值可以增加透视效果，也可以理解为景深效果，例如：

    UIImageView * imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    imageView.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI/4, 0, 1, 0);
    [self.view addSubview:imageView];
   
    UIImageView * newImageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 300, 100, 100)];
    newImageView.image=[UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:newImageView];
    CATransform3D trans = CATransform3DIdentity;
    trans.m34 = -1/100.0;
    trans = CATransform3DRotate(trans, M_PI/4, 0, 1, 0); 
    newImageView.layer.transform =trans;
两个imageView都进行了y轴的旋转变换，第二个有透视效果，第一个没有，运行如下：

201671192903446.png (208×394)

4、旋转翻转变换
//将一个旋转的效果进行翻转
CATransform3D CATransform3DInvert (CATransform3D t);
例如：
    UIImageView * imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    imageView.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI/4, 0, 0, 1);
    [self.view addSubview:imageView];
   
    UIImageView * newImageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 300, 100, 100)];
    newImageView.image=[UIImage imageNamed:@"屏幕快照 2015-12-06 下午3.27.15.png"];
    [self.view addSubview:newImageView];
    CATransform3D trans = CATransform3DMakeRotation(M_PI/4, 0, 0, 1);
    trans = CATransform3DInvert(trans);
   
    newImageView.layer.transform =trans;
5、CATransform3D与CGAffineTransform的转换
CGAffineTransform是UIKit框架中一个用于变换的矩阵，其作用与CATransform类似，只是其可以直接作用于View，而不用作用于layer，这两个矩阵也可以进行转换，方法如下：
//将一个CGAffinrTransform转化为CATransform3D
CATransform3D CATransform3DMakeAffineTransform (CGAffineTransform m);
//判断一个CATransform3D是否可以转换为CAAffineTransform
bool CATransform3DIsAffine (CATransform3D t);
//将CATransform3D转换为CGAffineTransform
CGAffineTransform CATransform3DGetAffineTransform (CATransform3D t);

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