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JavaScript實現的圖片3D展示空間(3DRoom)
編輯:關於JavaScript     
程序就是模擬這樣一個三維空間,裡面的圖片會根據三維坐標顯示在這個空間。
很久以前就看過一個3DRoom效果,是用復雜的計算實現的。
在上一篇圖片變換研究過css3的transform之後,就想到一個更簡單的方法來實現。
兼容:ie6/7/8, firefox 3.6.8, opera 10.6, safari 5.0.1, chrome 5.0

效果預覽

3DRoom

程序說明

【實現原理】

3D效果的關鍵,是深度的實現。
把3D容器看成一個由多個不同深度的層組成的空間,這些層的尺寸默認跟容器一樣。
層裡面放了該深度的圖片,並且各個層會根據深度的變化做縮放變換,從視覺上產生深度差。
縮放變換的比例按照最近點為1,最遠點為0,逐漸變化。
關鍵的地方是層裡面圖片的尺寸和坐標必須跟著層同時變換,這個通過css3的transform很簡單就能實現。
這樣圖片只需設置好尺寸再相對層定好位就行了,避免了隨深度變化要不斷調整圖片尺寸和定位的麻煩。


【圖片加載】

在程序初始化之後,就可以調用add方法來添加圖片。
add方法有兩個參數:圖片地址和參數對象,還會返回一個圖片操作對象。
操作對象包含以下屬性和方法,方便對圖片進行操作:
img: 圖片元素
src: 圖片地址
options: 參數對象
show: 顯示圖片方法
remove: 移除圖片方法
其中options可以設置如下屬性:
屬性:    默認值//說明
x:  0,//水平位移
y:  0,//垂直位移
z:  0,//深度
width: 0,//寬度
height: 0,//高度
scaleW: 1,//寬度縮放比例
scaleH: 1//高度縮放比例
其中x、y分別是水平和垂直坐標的位移參數,坐標原點在容器底部中間,水平坐標向右,縱坐標向上,單位是px。
而z是深度,用於比例的計算,方向由近點到原點。
坐標系如下圖:


圖片加載成功後,就會執行_load圖片加載程序。
首先根據參數設置圖片樣式:

復制代碼 代碼如下:
img.style.cssText = "position:absolute;border:0;padding:0;margin:0;-ms-interpolation-mode:nearest-neighbor;"
+ "z-index:" + (99999 - z) + ";width:" + width + "px;height:" + height + "px;"
+ "left:" + (((clientWidth - width) / 2 + opt.x) / clientWidth * 100).toFixed(5) + "%;"
+ "top:" + ((clientHeight - height - opt.y) / clientHeight * 100).toFixed(5) + "%;";

絕對定位是必須的,寬度和高度根據參數設置就行。
left和top根據坐標參數計算,這裡需要用百分比的形式表示,後面再詳細說明。
還要給圖片增加一個_z屬性記錄深度,方便調用。
最後插入對應z的層,並重新顯示該層。


【層變換】

圖片加載後,會用_insertLayer程序把圖片插入到對應的層中。
_insertLayer有兩個參數:圖片元素和z深度。
程序用_layers對象,以z為關鍵字記錄對應的層元素。
如果在該深度還沒有創建層,會自動創建一個:

復制代碼 代碼如下:
layer = document.createElement("div");
layer.style.cssText = "position:absolute;border:0;padding:0;margin:0;left:0;top:0;visibility:hidden;background:transparent;width:" + this._clientWidth + "px;height:" + this._clientHeight + "px;";

層的坐標和尺寸要跟容器一致,因為插入圖片的坐標是相對容器來定義的,這樣使用起來比較方便。
還會添加一個_count屬性,記錄層包含的圖片數,最後插入到容器並記錄到_layers對象中。
獲取層對象後,就把圖片插入層中,並把_count計數加1。

接著就可以通過_showLayer程序根據深度顯示對應的層。
程序包含三個坐標屬性:_x、_y、_z,表示容器的三維坐標的偏移量。
首先通過_getScale獲取比例方法得到z深度的縮放比例scale。
比例大於1,說明圖片在視覺深度的後面,理論上應該看不到,所以隱藏;小於0,就是小到看不到了也隱藏。

而_x和_y偏移量也需要根據深度來重新計算,程序有兩種偏移方式:遠點固定和近點固定。
遠點固定的意思是平面位移偏移量隨著深度逐漸變小,產生以最遠點為固定點移動方向的效果,近點固定就剛好相反。
要實現這個效果,只要位移偏移量也跟著比例變化就行了,即遠點固定時偏移量跟比例成正比,遠點固定時是反比:

復制代碼 代碼如下:
var moveScale = this.fixedFar ? scale : (1 - scale);

然後把這些參數交給_show程序來處理,並顯示效果。

為了最大限度地利用層元素,程序會在_remove圖片移除程序中,把沒有圖片的層放到_invalid廢棄層集合中,在需要插入層時,優先從_invalid中獲取。


【縮放比例】

上面已經說了,縮放比例應該按照最近點為1,最遠點為0,逐漸變化。
程序默認是通過下面的公式計算:

function(z){ return 1 - z / 1000; }

但用這個公式實現3DRoom效果的時候,會發現比例變化太急速,並不像這個3DRoom那樣平穩。

研究代碼後發現,原來它用的公式是這樣的:

this.r = FL / (FL + (z * Z));

其中FL和Z是一個常量來的,即公式可表示成:

function(z){ return 1/(1+z/常量); }

那按照這個公式,深度為0時比例為1,深度為常量時比例為0.5,深度為無窮大時比例為0。

變化效果可以參考下面程序:

[Ctrl+A 全選 注:如需引入外部Js需刷新才能執行]
可以看出,縮放比例在默認公式是均勻變化的,而3DRoom公式是先快後慢,而且是逐漸變慢,所以有那種平穩的感覺。
那按照實際,還可以自己設計適合的公式,只要符合在1到0之間變化就行。


【css3模式】

程序中有三種縮放變換方式:css3、zoom和base,模式的程序結構跟上一篇類似。
縮放變換的目的是根據傳遞過來的比例和位置偏移量,把縮放效果顯示出來,實現最終的3D效果。

css3模式使用的是css3的transform,在上一篇已經介紹過用transform的matrix做縮放和旋轉,這次還需要後面兩個參數做位置變換。
後面兩個參數要注意單位的設置,在MDC的-moz-transform有說明:
Gecko (Firefox) accepts a <length> value for tx and ty.
Safari (WebKit) and Opera currently support a unitless <number> for tx and ty.
意思是位移參數tx和ty,在Firefox需要帶單位,而WebKit和Opera只需要數字(不帶單位,默認px)。
程序會根據浏覽器設置單位。

使用css3模式,還可以通過修改_r弧度屬性進行旋轉。
最後設置matrix實現變換:
復制代碼 代碼如下:
layer.style[ css3Transform ] = "matrix("
+ ( Cos * scale).toFixed(5) + "," + (Sin * scale).toFixed(5) + ","
+ (-Sin * scale).toFixed(5) + "," + (Cos * scale).toFixed(5) + ", "
+ Math.round(x) + unit + ", " + Math.round(y) + unit + ")";

這裡還要注意一個問題,計算得到的比例可能是一個很長的小數,在拼字符時會出問題。
例如執行:alert(0.0000001),會得到“1e-7”,js會用這個結果來拼字符,得到錯誤的結果。
所以在做數字和字符的拼接時,能用整數的應該先轉成整數,小數的話也要用toFixed轉換一下。


【zoom模式】

ie還不支持transform,但有一個zoom樣式能實現類似的效果。
由於zoom後,尺寸會發生變化,所以需要修正left和top移動到正確的位置。

除了ie,webkit(chrome/safari)也支持zoom,不過ie6/7、ie8和webkit的實現並不完全相同。
測試以下代碼:

復制代碼 代碼如下:
<style>
.inner{ width:100px; height:100px; position:absolute; background:#0CF; zoom:0.5; top:50px; left:50px;}
.inner div{ width:50px; height:50px;position:absolute; left:25px;background:#CCC;}
</style>
<div style="width:150px;height:150px; border:1px solid #000; position:relative;">
<div class="inner" id="t"><div>test</div></div>
</div>

在ie6/7實現了想要的效果,但在webkit顯示的位置錯了。
原因是使用zoom後,元素的left和top也會隨著縮放,那只要按比例重新計算就行。
像上面的例子,只要把left和top改成50/0.5,即100就正確了。

ie8就更麻煩,裡面的內容是按zoom縮放了,但left和top還是原來的大小。
被這個問題困擾了很久,最後發現通過用百分比定位就可以解決,在圖片加載時left和top要用百分比就是這個原因。
例如在例子中,修正left和top,並把最裡面的div的left改成25%就可以了。
在ie8還看到一個問題,在zoom後,內容是縮小了,容器和內部元素的尺寸卻沒有變化,還好這不會影響到圖片的顯示,定位也要用left和top,免得麻煩。
還有,如果zoom的元素的尺寸用百分比設置,那元素的尺寸就不會根據zoom縮放了。

在計算時還要注意一個問題,上面提到在webkit和ie8,left和top都需要除以scale來修正,當scale接近0到一定程度,結果會變成Infinity(無窮大)。
用Infinity進行運算會出錯,需要修正這個問題:

left = Math.min(MAX, Math.max( -MAX, left )) | 0;
top = Math.min(MAX, Math.max( -MAX, top )) | 0;

其中MAX是Number.MAX_VALUE(js能表達的最大數)。


【base模式】

還有兼容全部浏覽器的base模式,用的是傳統的方法,即根據縮放比例,計算並設置每個圖片的尺寸和位置。
每次顯示時,歷遍層裡面的圖片,再逐個計算設置。
計算需要圖片的原始位置和尺寸,在第一次計算時會把數據保存在_original屬性中:

var original = img._original = img._original || {
    width: img.offsetWidth,    height: img.offsetHeight,
    left: img.offsetLeft,     top: img.offsetTop
};

尺寸只要根據比例縮放就行,位置除了計算相對層的縮放還要加上相對容器的位移,這個跟zoom模式的計算是一樣的。
理解了層變換的方式後,再理解這個就不難了。


【zIndex】

深度除了要縮放和定位,還需要合理的前後遮蓋。
前後遮蓋需要用zIndex來實現,可以在圖片或層上設置。
首先最簡單的方法是在層上設置:
復制代碼 代碼如下:
<style>
div,img{width:200px;height:200px;position:absolute;left:0;top:0;}
img{width:150px;height:150px;}
</style>
<div style="z-index:300;">
<img style="background:#0C9;" alt="300" onclick="alert(300)">
</div>
<div style="z-index:100;">
<img style="background:#396;left:50px;top:50px;" alt="100" onclick="alert(100)">
</div>

實現一般的3D效果可以這樣設置。
但點擊測試,在ff和webkit前面的能觸發後面的不能觸發,而ie和opera就前後都可以觸發。
ps:如果img換成div,那麼ie和opera後面的元素也不能觸發,原因還不清楚。
這樣要想像3DRoom那樣觸發圖片事件的話就不能在層設置zIndex。
還可以在圖片上設置:

復制代碼 代碼如下:
<style>
div,img{width:200px;height:200px;position:absolute;left:0;top:0;}
img{width:150px;height:150px;}
</style>
<div>
<img style="background:#0C9;z-index:300;" alt="300" onclick="alert(300)">
</div>
<div>
<img style="background:#396;left:50px;top:50px;z-index:100;" alt="100" onclick="alert(100)">
</div>

這樣圖片在所有浏覽器都能正常觸發,但在ie6/7層疊的效果失效了,看來在ie6/7只能在層用zIndex。
還有一個問題,如果給div加上變換效果:
div{-moz-transform:scale(1);-webkit-transform:scale(1);-o-transform:scale(1);}
那圖片上的zIndex就會失效,那css3模式就只能在層設置zIndex了。

總結一下:
在css3模式肯定要在層設置zIndex,但圖片也不能觸發事件。
在zoom和base模式,應該在圖片設置zIndex,但在ie6/7就要在層設置。
這樣至少在base模式層疊和圖片觸發事件都是正常的。


【msInterpolationMode】

開始做的時候,效果在ie8下會很卡,但這個3DRoom卻不會卡,最後發現是使用了-ms-interpolation-mode。
這個東西在aoao的文章中看過,但沒想到可以用在這裡。

在MSDN有msInterpolationMode的介紹:
Gets or sets the interpolation (resampling) method used to stretch images.
即獲取或設置用於拉伸圖像的插值(重采樣)方法。
它有兩個值:
nearest-neighbor:使用近鄰插值模式。
bicubic:使用高品質的雙三次插值模式。
這些名詞比較專業,我們只要知道使用nearest-neighbor效率高但效果差,而bicubic效果好效率低就夠了。
程序把它設為nearest-neighbor提高效率,這樣在ie8中也不會卡了。


【拖動方向變換/滾輪深度變換】

程序擴展了拖動視覺變換和滾輪深度變換。
拖動和滾動的做法跟上一個的做法差不多,這裡拖動是實現方向的變換,滾輪是實現深度的變換。
移動是通過修改_x和_y屬性來實現,縮放是通過修改_z來實現。
修改屬性之後再調用show方法顯示效果。


使用技巧

【3DRoom】

在3DRoom效果中,因為要實現圖片的觸發事件,所以不能用css3模式,原因是上面提到的層疊問題。
上面也提到在ie8被zoom的元素尺寸不會改變,導致觸發范圍錯誤,所以也不用zoom模式。
使用base模式就不會有問題了。

在點擊圖片時,視覺會移動到圖片上面,這個通過點擊圖片後根據本身的三維參數修改_x/_y/_z來實現:

img.onclick = function(){
    i3D._z = -options.z | 0;
    i3D._x = -options.x | 0;
    i3D._y = options.y | 0;
    i3D.show();
}


圖片在mouseover時會顯示一個邊框,為了讓圖片加邊框後不發生位移,加了一個"-1px"的margin,mouseout時再去掉。
這裡3DRoom跟參考的效果還是有差距,本文主要還是對3D效果的實現和研究。

【模式選擇】

css3模式穩定,大部分浏覽器都支持,除了ie。
zoom模式兼容性不好,但ie支持。
base最慢,但兼容性好,而且沒有bug。
一般情況下應優先使用css3模式,然後是zoom,最後base,但像3DRoom那樣的情況就要按實際選擇了。
設計的時候,ie是打算用Matrix濾鏡的,但開發中發現一些問題,效率又太低,就不考慮了。


使用說明

實例化時,必須有容器作為參數:

var i3D = new Image3D( container, options );

然後調用i3D方法添加圖片:

i3D.add( src, options );


可選參數用來設置系統的默認屬性,包括:
屬性:     默認值//說明
mode:  "css3|zoom|base",//模式
x:   0,//水平偏移值
y:   0,//垂直偏移值
z:   0,//深度偏移值
r:   0,//旋轉角度(css3支持)
fixedFar: false,//是否遠點固定
getScale: function(z){ return 1 - z / 1000; },//獲取比例方法
onError: function(err){}//出錯時執行

add方法的可選參數在圖片加載中已經說明。

還提供了以下方法:
add:添加圖片;
show:顯示效果;
reset:重置默認狀態;
dispose:銷毀程序。

加入拖動方向變換或滾輪深度變換擴展後,可通過設置相關參數定義變換范圍。

打包下載地址 http://demo.jb51.net/js/Image3D/index.htm
演示地址 /201010/yuanma/Image3D.rar

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