CSS3变形之2D变形

CSS3变形介绍

2012年9月，W3C组织发布了CSS3变形工作草案。CSS3变形是一些效果的集合，比如平移、旋转、缩放和倾斜效果，每个效果都被称作为变形函数（Transform Function）,它们可以操控元素发生旋转、缩放、和平移等变化，还可以结合CSS3的transition和动画的keyframe产生复杂的动画效果。这些效果在之前都需要依赖图片、Flash或JavaScript才能完成。而现在使用纯CSS来完成这些变形则无需加载这些额外的文件，再一次提升了开发效率，还提高了页面的执行效率。CSS3变形允许CSS把元素转变为2D 或3D空间，这个草案包括了CSS3 2D变形和CSS3 3D变形。

transform属性

CSS3的变形（transform）属性让元素在一个坐标系统中变形。transform属性的基本语法如下：

transform：none | <transform-function> [<transform-function>]*

transform属性可用于内联元素和块元素。其默认值为none，表示不进行变形。transform另一个属性值是一系列的。表示一个或多个变形函数，以空格分开；即我们同时对一个元素进行变形的多种属性操作，例如rotate、scale、translate等。但这里需要提醒一下，以往我们叠加效果都是用逗号(“，”)隔开，但在transform中使用多个transform-function时却需要用空格隔开。

2D transform常用的transform-function的功能:

translate()：用来移动元素，可以根据X轴和Ｙ轴坐标重新定位元素位置。在此基础上有两个扩展函数：translateX()和translateY()。
scale()：用来缩小或放大元素，可以使用元素尺寸发生变化。在此基础上有两个扩展函数：scaleX()和scaleY()。
rotate()：用来旋转元素。
skew()：用来让元素倾斜。在此基础上有两个扩展函数：skewX()和skewY()。
matrix()：定义矩阵变形，基于X轴和Y轴坐标重新定位元素位置。

3D transform常用的transform-function的功能:

translate3d()：移动元素，用来指定一个3D变形移动位移量。
translatez()：指定3Ｄ位移在Ｚ轴的位移量。
scale3d()：用来缩放一个元素。
scaleZ():指定Z轴的缩放向量。
rotate3d()：指定元素具有一个三维旋转的角度。
rotateX()、rotateY()和rotateZ()：让元素具有一个旋转角度。
perspective()：指定一个透视投影矩阵。
matrix3d()：定义矩阵变形。

一些重要属性：

transform-origin属性指定元素的中心点在哪。后面增加了第三个数transform-origin-z，控制元素三维空间中心点。
perspective属性相对于观众产生一个3D场景，看3D物体，眼睛到画布的距离。它需要应用到变形元素的祖先元素上。
perspective-origin为视点的位置。
backface-visibilty属性用来设置背面的可见性。
设置transform-style的值为preserve-3d时，建立一个3D渲染环境。

本篇介绍2D变形。

在CSS3 2D变形中主要包含的一些基本功能如下：

位移translate()函数

使用translate()函数，可以把元素从原来的位置移动到指定位置，而不影响在X、Y轴上任何组件。
translate()函数的使用语法如下：

translate(tx) 或者 translate(tx,ty)

translate()函数可以取一个值tx，也可以同时取两个值tx和ty，其取值具体说明如下：

tx是一个代表X轴（横坐标）移动的向量长度，当其值为正值时，元素向X轴右方向移动，反之其值为负值时，元素向X轴左方向移动。
ty是一个代表Y轴（纵向标）移动的向量长度，当其值为正值时，元素向Y轴下方向移动，反之其值为负值时，元素向Y轴上方向移动。如果ty没有显式设置时，相当于ty=0。

结合起来，translate()函数移动元素主要有以下三种移动：

水平移动：向右移动translate(tx,0)和向左移动translate(-tx,0)；
垂直移动：向上移动translate(0,-ty)和向下移动translate(0,ty);
对角移动：右下角移动translate(tx,ty)、右上角移动translate(tx,-ty)、左上角移动translate(-tx,-ty)和左下角移动translate(-tx,ty)。

如果我们要将对象沿着一个方向移动，比如说沿着水平轴或者纵轴移动，可以使用translate(tx,0)和translate(0,ty)来实现。其实在变形中还为单独一个方向移动对象提供了更简单的方法：

translateX()：水平方向移动一个对象。通过给定一个X轴方向的数值指定对象沿水平轴方向的位移。简单点说，对像只向X轴进行移动，如果值为正值，对像向右移动；如果值为负值，对像向左移动。
translateY()：纵轴方向移动一个对象。通过给定一个Y轴方向的数值指定对象沿纵轴方向的位移。简单点说，对象只向Y轴进行移动，如果值为正值，对象向下移动；如果值为负值，对像向上移动。

这两个函数和前面介绍的translate()函数不同的是每个方法只接受一个值。所以：transform:translate(-100px,0)
实际上等于transform:translateX(-100px);
transform:translate(0,-100px)
实际上等于transform:translateY(-100px)。

缩放scale()函数

缩放scale()函数让元素根据中心原点对对象进行缩放。默认值为1。因此0.01到0.99之间的任何值，使一个元素缩小；而任何大于或等于1.01的值，将元素放大。
语法如下：

scale(sx) 或 scale(sx,sy)

它可以接受一个值，也可以同时接受两个值，如果只有一个值时，其第二个值默认与第一个值相等。例如，scale(1,1)元素不会有任何变化，而scale(2,2)让元素沿X轴和Y轴放大两倍。其取值简单说明如下：

sx：用来指定横向坐标（X轴）方向的缩放向量，如果值为0.01~0.99之间，会让对象在X轴方向缩小，如果值大于或等于1.01，对象在X轴方向放大。
sy：用来指定纵向坐标（Y轴）方向的缩放量，如果值为0.01~0.99之间，会让对象在Y轴方向缩小，如果值大于或等于1.01，对象在Y轴方向放大。

scale()函数和translate()函数极其相似，除了能通过scale()函数使用元素水平方向和垂直方向同时缩放（也就是元素沿X轴和Y轴同时缩放）之外，也可以使元素仅沿着X轴或Y轴方向缩放：

scaleX()：相当于scale(sx,1)。表示元素只在X轴（水平方向）缩放元素，其默认值是1。
scaleY()：相当于scale(1,sy)。表示元素只在Y轴（纵横方向）缩放元素，其默认值是１。

注：

在scale()函数中，取值除了可以取正值之外，同时还可以取负值。只不过取负值时，会先让元素进行翻转，然后在进行缩放。
scale()函数对元素进行缩放时，都是以元素的中心为基点，但可以通过transform-origin来改变元素的基点。

旋转rotate()函数

旋转rotate()函数通过指定的角度参数对元素根据对象原点指定一个2D旋转。它接受一个角度值，用来指定旋转的幅度。如果这个值为正值，元素相对原点中心顺时针旋转；如果这个值为负值，元素相对原点中心逆时针旋转。

使用语法如下：

rotate(a);

rotate()函数只接受一个值，其属性值简单说明如下：

a：代表的是一个旋转的角度值。其取值可以是正的，也可以是负的。如果取值为正值时，元素默认之下相对元素中心点顺时针旋转；如果取值为负值时，元素默认之下相对元素中心点逆时针旋转。

注：

在默认之下，rotate()函数旋转元素是相对于元素中心点进行旋转，同样，我们可以通过transform-origin属性重置元素的旋转原点。

倾斜skew()函数

倾斜skew()函数能够让元素倾斜显示。它可以将一个对象以其中心位置围绕着X轴和Y轴按照一定的角度倾斜。这与rotate()函数的旋转不同，rotate()函数只是旋转，而不会改变元素的形状。skew()函数不会旋转，而只会改变元素的形状。

语法格式如下：

skew(ax)  或者  skew(ax,ay)

其属性值说明如下：

ax：用来指定元素水平方向（X轴方向）倾斜的角度。
ay：用来指定元素垂直方向（Y轴方向）倾斜的角度。如果未显式的设置这个值，其默认为０。

看这是旋转：

这是倾斜：

倾斜skew()函数和CSS3中变形中的translate()、scale()函数一样，除了可以使用skew(tx,ty)函数让元素相于元素中心为原点在X轴和Y轴倾斜之外，还可以使用skewX()和skewY()函数让元素只在水平或垂直方向倾斜。

skewX()：相当于skew(ax,0)和skew(ax)。按给定的角度沿X轴指定一个倾斜变形。skewX()使元素以其中心为基点，并在水平方向（X轴）进行倾斜变形。
skewY()：相当于skew(0,ay)。按给定的角度沿Y轴指定一个倾斜变形。skewY()用来设置元素以其中心为基点并给定的角度在垂直方向（Y轴）倾斜变形。

在默认情况之下，skew()函数都是以元素的原中心点对元素进行倾斜变形，但是我们同样可以根据transform-origin属性，重新设置元素基点对元素进行倾斜变形。另外，skew()函数和制图软件中的变形工具所起作用类似。

矩阵matrix()函数

Web设计师可以使用rotate()、skew()、scale()和translate()函数来满足他们的变形需要，那我们为什么要劳烦矩阵matrix()呢？为了实现复杂的
2D变形。在CSS3中的变形函数都可以使用matrix()函数来代替，例如：

#object {transform-origin: 0 0;transform: rotate(15deg)  translateX(230px)  scale(1.5, 2.6)  skew(220deg, -150deg) translateX(230px)
}

使用一个矩阵matrix()规则变成如下：

#object {transform-origin: 0 0;transform: matrix(1.06, 1.84, 0.54, 2.8, 466px, 482px)
}

要整明白CSS3变形中的matrix()函数，我们先要了解矩阵matrix是怎么一回事。

在CSS3中变形的matrix分为两种，一种是2D矩阵，另外一种是3D矩阵。先从简单的入手——2D矩阵matrix。CSS3中的2D矩阵matrix总共提供了六个参数:a,b,c,d,e和f，其基本写法如下：

matrix(a,b,c,d,e,f)

这六个参数，对应的矩阵就是：

在开始之前，先来复习一下3 x 3矩阵的乘积：

弄明白3x3的矩阵之后，即可知道matrix计算方法。x和y是元素初始原点的坐标，x’和y’则是通过矩阵变换后得到的新原点坐标。通过中间的那个3x3的变换矩阵，对原先的坐标施加变换，就能得到新的坐标了。依据矩阵变换规则即可得到：x’=ax+cy+e和y’=bx+dy+f：

为了更好的理解，我们一起来看一个简单的例子。假设矩阵参数如下：

transform: matrix(1,0,0,1,50,50);/*a=1,b=0,c=0,d=1,e=50,f=50*/

矩阵偏移元素的中心点，假设是(0,0)，即x=0，y=0。

也就是计算得出x’=50，y’=50。即元素的原点由(0,0)移动到(50,50)的位置。实际上transform:matrix(1,0,0,1,50,50);就等同于transform: translate(50px,50px)。

接下来分别看看CSS3变形中matrix()和各变形函数之间的关系：

translate()转换成matrix()

transform:translate(tx,ty)

matrix(1,0,0,1,tx,ty)/*tx,ty分别对应X和Y轴的增量*/

其对应的矩阵图：

scale()转换成matrix()

transform:scale(sx,sy)

matrix(sx*x,0,0,sy*y,0,0);/*sx和sy分别对应X轴和Y轴的缩放比率*/

其对应的矩阵图：

rotate()转换成matrix()

transform:rotate(a)

matrix(cos(a),sin(a),-sin(a),cos(a),0,0)；/*cos(a)和sin(a)是指旋转度转*/

它对应的矩阵是：

skew()转换成matrix()

transform:skew(ax,ay)

matrix(1,tan(ay),tan(ax),1,0,0)/*tan(ax)和tan(ay)是对应的倾斜角度*/

其对应的矩阵图：

下图就是所有CSS3变换与矩阵等价的关系图：

matrix()实现镜像

在制图软件中变形工具除了旋转、倾斜、位移、缩放等还有镜向（水平镜向、垂直镜向）：

但镜像对称在CSS3变形中没有相应的简化操作。只能通过矩阵matrix()来实现。通过前面的内容介绍，我们清楚的知道，元素变形的原点是其中心点（在没有显式的重置之外），那么这个镜向的原点也不例外。因为对称轴永远经过原点，因此，任意对称轴都可以用y=k*x直线表示。则matrix表示就是：

matrix((1-k^2)/(1+k^2),2k / (1 + k^2),2k/(1+k^2),(k^2-1)/(1+k^2),0,0)

这个如何得到的呢？我们来看看实现的过程。如下图所示，已经y=k*x，并且知道点(x,y)，求其对称点（x’,y’）的坐标位置：

很简单，一是垂直，二是中心点在轴线上，因此有：

(y-y') / (x - x') = -1/ k     →       ky-ky' = -x+x'
(x + x') / 2 * k = y + y'     →       kx+kx' = y+y'

把x’和y’提出来，就有：

x' = (1-k^2)/(k^2+1) *x + 2k/(k^2+1) *y;
y' = 2k/(k^2+1) *x + (k^2-1)/(k^2+1) *y;

再结合矩阵公式：

x' = ax+cy+e;
y' = bx+dy+f;

就可以得到：

a = (1-k^2)/(k^2+1);
b = 2k/(k^2+1);
c = 2k/(k^2+1);
d = (k^2-1)/(k^2+1);

也就是上面matrix矩阵中的参数值。

CSS3 2D Ttransform兼容性

CSS3的2D变换虽然得到众多主流浏览器的支持，但在实际使用的时候需要添加浏览器各自的私有属性：

IE9中使用2D变形时，需要添加-ms-私有属性，在IE10+版本开始支持标准版本。
Firefox3.5至Firefox15.0版本需要添加-moz-的私有属性，在Firefox16+版本开始支持标准版本。
Chrome4.0+开始支持2D变形，在实际使用的时候需要添加-webkit-私有属性。
Safari3.1+开始支持2D变形，在实际使用的时候需要添加-webkit-私有属性。
Opera10.5+开始支持2D变形，在实际使用的时候需要添加-o-私有属性，但在Opera12.1版本不需要添加私有属性，不过在Opera15.0+版本需要添加私有属性-webkit-私有属性。
移动设备iOS Safari3.2+、Android Browser2.1+、Blackberry Browser7.0+、Opera
Mobile14.0+、Chrome for Android25.0+需要添加私有属性-webkit-，而Opera
Mobile11.0至Opera Mobile12.1和Firefox for Android19.0+不需要使用浏览器私有属性。

参考：
http://www.w3cplus.com/css3/css3-2d-transform.html

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