如何实现一个 3D 效果的魔方 |
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如何实现一个 3D 效果的魔方
 ❝合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土. ❞ 当我们遇到一个较难问题的时候，把它逐步分解，转化为我们熟悉的内容，问题就很容易得到解决。 我们现在的目标是做一个 3D 效果的魔方，我们找到它的本质，对它解构？那就先写一个立方块！ ❝刚毕业时写了一个魔方，最近看到掘金的这个技术专题，总结一下思路及基本的知识 魔方项目：https://github.com/shfshanyue/react-rubic魔方演示地址: https://shfshanyue.github.io/react-rubic/❞ 3D 相关 CSS 属性及函数在 3D 空间中转换最重要几个形态的是平移，旋转与缩放，接下来将会介绍与制作一个 3D 效果立方体相关的 CSS 属性及函数。 transform-styleperspectivebackface-visibility3D 空间一个立方体，必然存在于一个 3D 空间，首先需要使用 CSS 指明该立方体处于 3D 空间中。 .cube { transform-style: preserve-3d; }通过 CSS 的属性值 transform-style: preserve-3d 可以设置该元素的所有子元素都处于 3D 空间。 在科幻小说三体中，云天明讲了三个故事，其中讲到有一个深水王子，无论你在远处看还是近处看，他都一般高，不会受距离增减的影响，不符合我们现实中「近大远小」的透视规律。 正是有了透视距离，现实世界的事物才会有层次感，而在 CSS 的 3D 世界里，也有一个属性代表透视距离。 .cube { perspective: 800px; // 观察者眼睛位于上边看的全面 perspective-origin: 150% -150%; }与二维平面不同，在 3D 空间中多了一个 Z 轴，而与 Z 轴 垂直的平面构成了 Z 平面，即我们在 2D 方向上能够看到的这个平面。 perspective 定义了观察者眼睛与 Z=0 平面(即投影面)的距离，来制造一种空间感。  perspective 最小可设置为 1px，当它值越小时，物体在投影面上越大。如下图所示  perspective-origin 代表观察者眼睛的位置，默认居中  平移与坐标系: translate3d().cube {
transform: translate3d(x, y, z);
}
translate3d(x, y, z) 定义了元素在 3D 空间沿坐标系的平移，而如果只在单轴上平移，则可以使用独立的 API。 translateX(x): translate3d(x, 0, 0)translateY(y): translate3d(0, y, 0)translateZ(z): translate3d(0, 0, z)当作 Z 轴方向平移时，正值代表离用户越来越近，即在视觉效果上它会越来越大。负值则相反。具体视觉效果可参考 MDN 文档。 一种他们在三维坐标系下的正方向如下所示：  translateZ | MDN[1] 旋转与原点: rotate3d() 与 transform-origin.cube { transform: rotate3d(x, y, z, a); }rotate3d 定义了元素在 3D 空间的旋转，旋转相比平移来说，它要多一个指标：「旋转轴，它根据从原点出发的向量 [x, y, z] 来确定旋转轴。」 [x, y, z] 坐标自然由 rotate3d(x, y, z, a) 来指定，那如何确定原点呢？ 原点坐标由属性 transform-origin 来指定，如果只有前两个值代表在 2D 平面，如果有三个值代表在 3D 空间。 ❝你可以通过围绕各个坐标轴旋转 180 度，来确定原点坐标 ❞ .cube { transform-origin: 100px 100px 100px; }可以通过对一个立方体的旋转对 rotate3d 有直观的了解 正常放置在正常状态下，各面数字如下  rotateX(180deg)沿 X 轴旋转 180 度后，位面 2 面对用户  rotateZ(180deg)沿 Z 轴旋转 180 度后，位面 1 面对用户，但是翻转了过来  通过 MDN 文档也可以对各个转换有更直观的了解 rotateX | MDN[2]rotateY | MDN[3]rotateZ | MDN[4]transform-origin | MDN[5]一个立方体对 CSS 3D 方面的属性及值进行熟悉之后，就能够很容易地画出一个立方体。 一个立方体由六个面组成，分别使用 Up，Down，Left，Right，Front，Back 的首字母进行表示。使用 html 描述它的结构如下 U D L R F B .cube-container: 为立方体提供布局，使之处于屏幕中心位置.cube: 表示该立方体容器.face: 表示该立方体的六个面在 .cube 选择器中声明一个 3D 空间，指定 perspective 与 transform-style 属性 .cube { perspective: 1500px; transform-style: preserve-3d; }为了立方体的美观，优雅及调试方便，对立方体加入一些 3D 无关的样式: 关于布局，显示及色彩 为立方体提供一个 100px/100px 大小的容器，并处于屏幕正中，并且立方体每一面的字也垂直居中 $ width: 100px; .cube-container { display: flex; justify-content: center; align-items: center; height: 500px; } .cube { width: $width; height: $width; margin: $width; } .face { background: #f60; display: flex; justify-content: center; align-items: center; font-size: 2em; color: #fff; }接下来对六个面做绝对定位，并且根据目标位置做适当的平移与旋转即可组成立方体。 $width: 100px; .face { width: $width; height: $width; position: absolute; &.face-up { transform: rotateX(90deg) translateZ($width / 2); } &.face-down { transform: rotateX(-90deg) translateZ($width / 2); } &.face-left { transform: rotateY(-90deg) translateZ($width / 2); } &.face-right { transform: rotateY(90deg) translateZ($width / 2); } &.face-front { transform: translateZ($width / 2); } &.face-back { transform: rotateX(180deg) translateZ($width / 2); } }效果图如下  全部代码如下 codepen[6] 让立方体动起来此时 3D 空间的立方体已经成形，为了更加形象，我决定给它一个动画。 下列 CSS 动画使它绕着向量 [1, 1, 0] 永无停歇地旋转。 @keyframes rotate { 0% { transform: rotate3d(0, 0, 0, 0); } 100% { transform: rotate3d(1, 1, 0, 360deg); } } .cube { animation: rotate 2s linear reverse infinite; }效果图如下所示  来画一个魔方魔方由 27 个小块组成，通过 translate3d 对 27 个小立方块进行位移，即可得到一个魔方，代码如下所示 mixin coordinate() { @for $x from 1 through 3 { @for $y from 1 through 3 { @for $z from 1 through 3 { .cube-#{$x}-#{$y}-#{$z} { transform: translate3d(($x - 2) * $width, ($y - 2) * $width, ($z - 2) * $width); } } } } } @include coordinate();最后成型的代码及演示如下所示: 魔方项目：https://github.com/shfshanyue/react-rubic魔方演示地址: https://shfshanyue.github.io/react-rubic/Reference[1] translateZ | MDN: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/transform-function/translateZ [2] rotateX | MDN: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/transform-function/rotateX [3] rotateY | MDN: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/transform-function/rotateY [4] rotateZ | MDN: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/transform-function/rotateZ [5] transform-origin | MDN: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/transform-origin [6] codepen: https://codepen.io/shanyue/pen/QWNqqwm |
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