CSS3 transform介绍

25 May

CSS里transform变形这个属性有点学习难度,尤其在CSS3里加上了3D效果之后,2维变3维学习成本更是成倍提高。为什么设计师的眼里饱含着泪水,因为对页面效果爱的深沉。本篇就介绍一下transform。(擎天柱:Autobot transform!)

transform本质上是一系列变形函数,分别是translate位移,scale缩放,rotate旋转,skew扭曲,matrix矩阵。戒骄戒躁,我们一个个讲。

  • 前置属性:
    • transform-origin
    • transform-style
    • perspective
    • perspective-origin
    • backface-visibility
  • 2D变形:
    • translate
    • scale
    • rotate
    • skew
    • matrix
  • 3D变形:
    • translate3d
    • scale3d
    • rotate3d
    • matrix3d
  • 层级影响

前置属性

transform-origin用于指定元素变形的中心点。默认中心点就是元素的正中心,即XYZ轴的50% 50% 0处。可以通过该属性改变元素在XYZ轴的中心点,正值表示正向位移,负值表示负向位移。(XYZ轴的正向分别是往右,往下,靠近用户眼睛。反之为反向)

表示2维的x-offset/y-offset可以设px值也可以设%百分比,也可设top / right / bottom / left / center等keyword。表示3维的z-offset只能设px值,不能设%百分比,也没有keyword。

默认中心点在元素正中心,因此关键字top等价于top center等价于50% 0%(x轴仍旧留在50%处,y轴位移到0%处)。同理各关键字例如right等价于right center等价于100% 50%,不多赘述。

一图胜千言:为图片设置不同的中心点后,看它们旋转,扭曲,缩放的效果。例如图1表头的第一行center表示transform-origin: center。第二行rotate(30deg);表示transform: rotate(30deg);
transform

另外transform-origin指定变形中心点对translate位移没有影响。translate位移始终相对于元素正中心进行位移,有怀疑精神的可以自己试一下。

其实transform-origin只是一个语法糖而已,你总是可以用translate来代替它。每个transform-origin都可以被两个translate模拟出来(by CSS变形规范的编辑Aryeh Gregor)。例如:

transform: rotate(30deg);
transform-origin: 200px 300px;

//等价于
transform: translate(200px, 300px) 
           rotate(30deg)
           translate(-200px, -300px); 
transform-origin: 0 0;

transform-style这个属性比较简单只有两个值flatpreserve-3d。用于指定舞台为2D或3D,默认值flat表示2D舞台,所有子元素2D层面展现。 preserve-3d看名字就知道了表示3D舞台,所有子元素在3D层面展现。注意,在变形元素自身上指定该属性是没有用的,它用于指定舞台,所以要在变形元素的父元素上设置该属性。设定后,所有子元素共享该舞台。一图胜千言:

transform

.div1 {
    float: left;
    background-color: red;
    transform: perspective(200px) rotateY(45deg);
}
.div1 img{
    transform: translateZ(16px);
}
.p3d {
    transform-style: preserve-3d;
}
<div class="div1"><img src="head75.png" /></div>
<div class="div1 p3d"><img src="head75.png" /></div>

两图唯一的区别是:右图的父div上设了transform-style: preserve-3d;,因此呈现了3d效果。左图的父div没有设transform-style默认是flat,因此元素不会在Z轴展开(translateZ(16px)失效),只能呈现2D效果。

另外如果同时设了transform-style: preserve-3d;overflow: hidden;,3D效果将失效,等价于transform-style: flat;。如果你发现3D效果没有像预想地那样出现,可以检查一下(包括祖先元素)是否有overflow: hidden;,该属性将flatten everything…

perspective指定3D的视距。默认值是none表示无3D效果,即2D扁平化。上面例子代码里其实已经用到过该属性了。介绍它之前,先借用rotateX / rotateY / rotateZ来明确一下xyz轴坐标的基本概念。一图胜千言,依次是rotateX轴旋转,rotateY轴旋转,rotateZ轴旋转:
transform

.x {
    transform: perspective(200px) rotateX(60deg);
}
.y {
    transform: perspective(200px) rotateY(60deg);
}
.z {
    transform: perspective(200px) rotateZ(60deg);
}
<img class="x" src="head75.png" />
<img class="y" src="head75.png" />
<img class="z" src="head75.png" />

从图中也可以看出,烤羊肉串就是X轴旋转,钢管舞就是Y轴旋转,彩票转盘就是Z轴旋转。上面z轴只是一个点,想象一下就能明白,该点其实是一根垂直于屏幕的线,而perspective视距就是该线从屏幕到用户眼睛的距离。

实现3D的关键就是要有perspective视距,如果将上述代码中perspective(200px)去掉,效果如下:
transform

除了Z轴旋转不受影响外,XY轴虽然还在旋转,但失去了3D效果,是2D扁平化的旋转。原因就是因为不设perspective的话,其默认值为none,没有视距没有3D。

perspective 只能设px值,不能设%百分比。值越小表示用户眼睛距离屏幕越近,相当于创建一个较大的3D舞台。反之,值越大表示用户眼睛 距离屏幕越远,相当于创建一个较小的3D舞台。这很容易理解,离的越近东西看起来越大,离的越远东西看起来越小。但具体该怎么设呢?借用W3C的图配合translateZ来帮助理解视距。

perspective

图中d就是perspective视距,Z就是translateZ轴的位移。Z轴正向位移时,3D舞台将放大。反之,Z轴负向位移时,3D舞台将缩小。 上图Z是d的一半,因此3D舞台上的元素将是原来的2倍。下图Z同样是d的一半,但由于是负值,所以3D舞台上的元素将缩小三分之一。实际试试:

transform

.divsp {
    display: inline-block;
    border: 1px blue dashed;
    margin-left: 30px;
    perspective: 100px;
}
.z1 {
    transform: translateZ(-75px);
}
.z2 {
    transform: translateZ(0px);
}
.z3 {
    transform: translateZ(25px);
}
.z4 {
    transform: translateZ(101px);
}
<div class="divsp"><img class="z1" src="head75.png" /></div>
<div class="divsp"><img class="z2" src="head75.png" /></div>
<div class="divsp"><img class="z3" src="head75.png" /></div>
<div class="divsp"><img class="z4" src="head75.png" /></div>

4张图的视距都是100px,表示4张图的3D舞台距离你的眼睛100px。我们从右往左来理解。图4的translateZ(101px)看到图片消失了,因为3D舞台距离你眼睛100px,而图片从舞台往Z轴正向位移101px,图片到了你脑袋后面自然什么都看不见。如果设成translateZ(100px),相当于图片紧贴着你的眼睛,所以全屏都是图片。图3的translateZ(25px),原始图片为75px,放大后的图片为100px。这是道初中数学题,你可以画一个底边是75px(图片原始尺寸),高是75px(视距100px-Z轴位移25px=75px)的等腰三角形,然后高扩展到100px,底边将等比例扩大3分之1至100px。图2的translateZ(0px)表示Z轴没有位移,因此仍旧是原始大小。图4的translateZ(-75px),同样是道初中数学题,原始图片为75px,缩小到42.85px,再看看上面W3C的图理解一下,很容易算出来。

仔细看代码的可以看出来,上面介绍XYZ轴旋转时是直接在变形元素img上指定的transform: perspective(200px) rotateX(60deg);。而上面的代码是给变形元素img的父div指定perspective: 100px;。你可以理解为前一种方式是perspective()函数,后一种方式是perspective属性。两种指定方式是有区别的:

  1. 前者perspective()函数指定只针对当前变形元素,需要和transform其他函数一起使用,仅表示当前变形元素的视距。
  2. 后者perspective属性指定用于3D舞台,即3D舞台的视距,里面的子元素共享这个视距

perspective-origin设置视距的基点,看W3C的图就能明白
perspective_origin
基点默认值是50% 50%即center,表示视距基点在中心点不进行任何位移。你可以让基点在XY轴上进行位移,产生上图那样的效果。注意该属性同样应该定义在父元素上,适用于整个3D舞台。它需要和perspective属性结合着一起用。效果如下图:
transform

.td1 { 
    transform-style: preserve-3d;
    perspective: 200px;
    perspective-origin: center;
}

为节约篇幅,只贴出来图1的3D舞台的配置,其余8图只需根据表头修改perspective-origin即可。根据上面9宫格图就比较容易理解perspective-origin视距基点的意思了。默认值50% 50%即center表示眼睛在舞台正中心。然后根据XY轴的位移量,或关键字left(等价于x轴0%)等,调整眼睛看3D舞台的位置。

backface-visibility用于是否可以看见3D舞台背面,默认值visible表示背面可见,可以设成hidden让背面不可见。通常当旋转时,如果不希望背面显示出来,该属性就很有用,设成hidden即可。一图胜千言:
transform

.stage{
    float: left;
    margin: 5px;
    perspective: 200px;
}
.container {
    transform-style: preserve-3d;
}
.image {
    backface-visibility: hidden;
}
.front {
    position: absolute;
    z-index: 1;
}
.back {
    transform: rotateY(180deg);
}
.stage:nth-child(1) .container{ transform: rotateY(0deg); }
.stage:nth-child(2) .container{ transform: rotateY(30deg); }
.stage:nth-child(3) .container{ transform: rotateY(60deg); }
.stage:nth-child(4) .container{ transform: rotateY(90deg); }
.stage:nth-child(5) .container{ transform: rotateY(120deg); }
.stage:nth-child(6) .container{ transform: rotateY(150deg); }
.stage:nth-child(7) .container{ transform: rotateY(180deg); }

<div class="stage">    //为节约篇幅该DOM请无脑复制7个
    <div class="container">
        <img class="image front" src="head75.png" />
        <img class="image back" src="bg75.png" />
    </div>
</div>

DOM结构中就能看出,是两张图片(一正一反)叠在了一起。由于变形元素img设了backface-visibility: hidden;, 当Y轴旋转超过90度时(Y轴旋转正好90度时,正中间图4为一片空白,就像丁字裤在视线里消失了^_^),正面的图片将不可见,底下的背面图片显示出来 了。如果将img的backface-visibility属性去掉(默认为visibility),效果如下图。Y轴旋转超过90度时,将显示正面的图 片的背部(所谓背部对屏幕来说其实就是图片矩阵的X轴值取反):

transform

至此5个前置属性介绍完毕。它们多用于3D场合,因此常见的3D的HTML结构如下:

<舞台>         //为舞台加上perspective
    <容器>     //为容器加上preserve-3d,使容器内元素共享同一个3D渲染环境
        <元素> //为元素加上transform效果
    </容器>
</舞台>

2D变形

2D变形有translate位移,scale缩放,rotate旋转,skew扭曲,matrix矩阵。基本的内容就不细说了,自行参照w3cschool,这里只介绍一些w3cschool上没有讲的内容。

translate位移系列中用于2D的有:translate,translateX,translateY

translate位移,类似于position:relative属性。可设单值,也可设双值。正数表示XY轴正向位移,负数为反向位移。设单值表示只X轴位移,Y轴坐标不变,例如transform: translate(100px);等价于transform: translate(100px,0);。这点和CSS中其他单值属性稍有不同,不要误以为单值是X轴和Y轴均位移。当然最好还是用双值,如果真的和Y轴无关,也请用translateX(100px),虽然效果是一样的,但代码可读性更高。同理如果和X轴无关,可以用transform: translateY(100px);等价于transform: translate(0, 100px);

上面说了效果类似于position:relative属性,但和position语义不同,position用于页面布局,而translate 属于transform中的一个系列,用于元素变形。你可能觉得语义不同有什么卵用,效果OK不就行了?就看你用什么标准来衡量效果了。CSS的神奇之处 在于你可以将一个属性用在完全违背它原意的场景下,抛开代码可读性不谈,违背原意有时还是会有细微差别的。如结合动画效果时,translate能小于 1px过渡,因此动画效果更为平滑。但position最小单位就是1px,动画效果肯定打折扣。另外用translate实现动画时,可以使用GPU, 动画的FPS更高,而position显然无法享受这个优势。其他如回流和重绘也都有差异。因此如果你在该用translate的地方用了 position,今后一些需求变动达不到要求,你也没什么立场可抱怨的了。

scale缩放系列中用于2D的有:scale,scaleX,scaleY

scale缩放,同样可以设单值和双值。单值时表示X轴和Y轴等值缩放。默认值为1,要缩小请设0.01~0.99之间的值,要放大请设超过1的值。例如缩小一倍可以transform: scale(.5);,放大一倍可以transform: scale(2);。效果在最上面介绍transform-origin时图片里已经有了,不多赘述。

如果只想X轴缩放,可以用scaleX(.5)相当于scale(.5, 1)。同理只想Y轴缩放,可以用scaleY(.5)相当于scale(1, .5)

设双值可以实现X轴Y轴不等比例缩放,如transform: scale(.5, 1.5);,原本75*75px的图片变成了37.5*112.5px大小。如左图:

transform

w3cschool上没说的是,scale还能设负数,负数会先将元素反转再缩放,如transform: scale(-.5, -1.5);,效果见上面右图。为何反转能理解吧?XY轴像素矩阵各值取反后,效果等价于反转。当然你同样可以用rotate实现反转。

rotate旋转系列中用于2D的有:rotate

比较简单,只能设单值。正数表示顺时针旋转,负数表示逆时针旋转。如transform: rotate(30deg);,效果在最上面介绍transform-origin时图片里已经有了,不多赘述。(注意和上面不同,在2D层面上没有rotateX / rotateY,它俩和rotateZ都是3D旋转)

skew扭曲系列中用于2D的有:skew,skewX,skewY

skew扭曲可以设单值和双值。单值时表示只X轴扭曲,Y轴不变,如transform: skew(30deg);等价于transform: skew(30deg, 0);。考虑到可读性,不推荐用单值,应该用transform: skewX(30deg);。skewY表示只Y轴扭曲,X轴不变。效果在最上面介绍transform-origin时图片里已经有了,不多赘述。

matrix矩阵前面没有直接接触,但却是所有2D变形的本质,上面所有2D变形效果都可以用matrix矩阵来实现。本篇先略过,将它和3D矩阵matrix3d留到下一篇再介绍。

3D变形

3D变形有translate3d位移,scale3d缩放,rotate3d旋转, matrix3d矩阵。(注意skew扭曲是没有3D的)。3D的用法和2D差不多,只不过多了个Z轴的值而已(这不是废话么…)。

translate3d位移系列中用于3D的有:translate3d,translateZ

translate3d(tx,ty,tz),其中tz的Z轴长度只能为px值,不能为%百分比。translateZ等价于translate3d(0,0,tz)。 Z轴的值越大表示离眼睛越近,元素就越大,但当值大于perspective视距时元素将消失,因为眼睛无法看见眼睛背后的东西,这在上面介绍 perspective时已经介绍过,不再赘述。值越小表示离眼睛越远,元素就越小。实际使用中translateZ效果和2D的scale缩放效果非常 像,但原理是有区别的,translateZ是Z轴上位移,而scale是XY轴的缩放。还是那句话,尽量将属性用在符合属性愿意的场合。

scale3d缩放系列中用于3D的有:scale3d,scaleZ

scale3d(sx,sy,sz),其中sz为Z轴的缩放比例,取值同sx,sy一样,在0.01~0.99时元素缩小,1时大小不变,大于1时元素变大。scaleZ等价于scale(1,1,sz)。需要注意的是单独使用scale3d或scaleZ不会有任何效果,需要配合其他属性在3D舞台上才能出现效果,否则Z轴的缩放比例根本无法定义。

rotate3d旋转系列中用于3D的有:rotate3d,rotateX,rotateY,rotateZ

rotate3d(x,y,z,a)这里多了一个参数a(读音是阿尔法…)表示3D舞台上旋转的角度,而xyz的取值为0~1为各轴的旋转矢量值。rotate3d,rotateX,rotateY,rotateZ的效果在上面都有展示,不赘述。

matrix3d矩阵是所有3D变形的本质,上面所有3D变形效果都可以用matrix3d矩阵来实现。本篇先略过,将它和上面的2D矩阵matrix留到下一篇再介绍。

层级影响

现在来看看变形对CSS层级的影响。说起层级,absolute绝对是层级间的高富帅,见一个睡一个,sorry,是见一个压一个,sorry,是见一个覆盖一个。

transform

//左图
<img style="position:absolute;" src="bg100.png" />
<img src="head75.png" />
//右图
<img style="position:absolute;" src="bg100.png" />
<img style="transform:scale(1);" src="head75.png" />

左图因为第一张img具有absolute,完全无视DOM结构中的顺序,妥妥地覆盖了第二张img。右图给第二张img设了transform,通常我们会认为scale(1)是废代码,但实际从右图已经看出,由于设立transform,使元素具有了相当于absolute的层级,因此两张img平级了,根据DOM中的顺序,后者覆盖了前者。

(这里使用的是scale,你可以改成rotate,skew等,效果都一样。即层级和transform有关,但和具体哪个transform函数无关)

因为absolute和transform平级,你可以调整上面两张img的顺序,这样设了transform的图片会被absolute覆盖。如果你非要让absolute高人一等,可以设z-index:1这样层级会高于transform,达到覆盖效果。

和absolute同系列的relative和fixed也适用上述层级关系。如果你页面上有个fixed广告标签,页面滚动时被transform元素覆盖了,请不要惊讶,试试设一下z-index。

总结

transform变形的用法介绍到这就差不多了。为缩减篇幅,文中代码都省略-ms,-o等前缀,需要浏览器全适应的请自行加上。下一篇matrix/matrix3d会更深入其本质,看看这些变形函数究竟是如何变换坐标位置,显示出各种效果的。