CSS3带你实现3D转换效果

2022 年 2 月 13 日
筆記
CSS/CSS3, 前端

前言

在css3中允许使用3D转换来对元素进行格式化，在原本只是2D转化的平面中引入了Z轴。在这之前我们讲解了css3中的2D转换，也就是二维空间变换，本篇的3D转换就是基于原来的2D转换而来，与2D转换的功能相似。

三维坐标系

相信学过数学的效果版对这一概念多多少少是知道的，我们要想有一个3D空间效果，也就是立体空间感，比如：正方体、长方体…..再比如我们生活所居住的房间也是3D立体空间的，主要有X轴、Y轴Z轴共同组成

x轴：水平向右，x右边是正值，左边是负值。

y轴：垂直向下，y下面是正值，上面是负值。

z轴：垂直屏幕，往外面是正值，往里面是负值。

转换属性

属性	描述
transform	使得元素向2D或3D转换
transform-origin	改变转换元素的位置
transform-style	规定被嵌套元素如何在 3D 空间中显示
perspective	规定 3D 元素的透视效果
perspective-origin	规定 3D 元素的底部位置
backface-visibility	定义元素在不面对屏幕时是否可见

这里transform 属性和transform-origin 属性在前一篇《有趣的transform形变》中已经讲解了，这里就不再细说。不同的是在3D转换中，transform-origin 属性会接收第三个值，表示Z轴方向位置

（1）transform-style

transform-style 设置元素的子元素是位于 3D 空间中还是平面中。

语法：

div{
    transform-style: flat|preserve-3d;
}

flat：设置元素的子元素位于该元素的平面中（子元素不设置3D空间）

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>Document</title>
    <style>
        .box{
            position: relative;
            width: 200px;
            height: 200px;
            margin: 100px auto;
            transition: .5s;
            /* flat:子元素不存在3D空间 */
            transform-style: flat;
            background-color: #eee;
        }
        .box:hover{
            transform: rotateY(60deg);
        }
        .s{
            position: absolute;
            top: 0;
            left: 0;
            width: 100%;
            height: 100%;
            background-color: pink;
        }
        .s2{
            background-color: orange;
            transform: rotateX(45deg);
        }
    </style>
</head>
<body>
    <div class="box">
        <div class="s s1"></div>
        <div class="s s2"></div>
    </div>
</body>
</html>

设置flat值，子元素就只位于平面中，效果如下：

preserve-3d：设置元素的子元素应用于3D空间中

基于上述栗子，将transform-style 属性值改为preserve-3d ：

.box{
  /* 让子元素保持3d立体空间环境 */
  transform-style: preserve-3d;
}

得到3D空间效果：

3D视觉是不是感觉一下就来啦~

（2）perspective

perspective指定了观察者与 z=0 平面的距离，使具有三维位置变换的元素产生透视效果。如果不指定透视，则Z轴空间中的所有点将平铺到同一个2D视平面中，并且变换结果中将不存在景深概念

z>0 的三维元素比正常大，而 z<0 时则比正常小，大小程度由该属性的值决定

“perspective”本身就具有透视的意思，就是设置用于户和元素3D空间Z平面之间的距离（视距），简单理解就是将电脑屏幕当做一个平面，用户眼睛到屏幕的垂直方向。值越大用户与屏幕距离越远，视觉效果很小，值越小3D效果就越明显。

语法：

div{
   perspective：none | <length>
}

none：默认值，与 0 相同，不设置透视
length：元素距离视图的距离，以像素计

这里还是以上述栗子进行演示：

body{
    perspective: 900px;
}

或者

.box{
    perspective: 900px;
}

只要设置在父盒子上就可以，效果如下：

从第一眼就可以看出与上面不同，没有设置景深是这样：

设置了景深是这样的：

注意：perspective属性只影响 3D 转换元素，并且同时使用perspective-origin 属性，可以改变 3D 元素的底部位置

（3）perspective-orgin

perspective-origin 属性定义 3D 元素所基于的 X 轴和 Y 轴。该属性允许您改变 3D 元素的底部位置。

语法：

perspective-origin: x-axis y-axis;

x-position：指定消失点的横坐标，其值有以下形式：

<length-percentage> 长度值或相对于元素宽度的百分比值，可为负值。
left, 关键字，0值的简记。
center, 关键字，50%的简记。
right, 关键字，100%的简记。

y-position：指定消失点的纵坐标，其值有以下形式：

<length-percentage> 长度值或相对于元素高度的百分比值，可为负值。
top, 关键字，0值的简记。
center, 关键字，50%的简记。
bottom, 关键字，100%的简记

介绍完语法使用，我们知道了怎么取值，下面还是基于上述例子继续演示：

值为长度值：

.box{
    perspective-origin: 300px;
}

效果如下：

值为关键字：

.box{
    perspective: 900px;
    perspective-origin: left;
}

效果如下：

值为百分比：

.box{
    perspective: 900px;
    perspective-origin: 300%;
}

效果如下：

两个值：

.box{
    perspective: 900px;
    perspective-origin: left top;
}

效果如下：

（4）backface-visibility

backface-visibility 指定当元素背面朝向观察者时是否可见

元素的背面是其正面的镜像，虽然在 2D 中不可见，但是当变换导致元素在 3D 空间中旋转时，背面可以变得可见。（此属性对 2D 变换没有影响，它没有透视。）

语法：

backface-visibility: visible|hidden;

visible：默认值。背面是可见的。
hidden：背面是不可见的

这里借鉴了MDN上面的例子：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>Document</title>
    <style>
        .showbf div {
          backface-visibility: visible;
        }
        
        .hidebf div {
          backface-visibility: hidden;
        }
        .container {
          width: 150px;
          height: 150px;
          margin: 75px 0 0 75px;
          border: none;
        }
        
        .cube {
          width: 100%;
          height: 100%;
          perspective: 550px;
          perspective-origin: 150% 150%;
          transform-style: preserve-3d;
        }
        
        .face {
          display: block;
          position: absolute;
          width: 100px;
          height: 100px;
          border: none;
          line-height: 100px;
          font-family: sans-serif;
          font-size: 60px;
          color: white;
          text-align: center;
        }
        
        .front {
          background: rgba(0, 0, 0, 0.3);
          transform: translateZ(50px);
        }
        
        .back {
          background: rgba(0, 255, 0, 1);
          color: black;
          transform: rotateY(180deg) translateZ(50px);
        }
        
        .right {
          background: rgba(196, 0, 0, 0.7);
          transform: rotateY(90deg) translateZ(50px);
        }
        
        .left {
          background: rgba(0, 0, 196, 0.7);
          transform: rotateY(-90deg) translateZ(50px);
        }
        
        .top {
          background: rgba(196, 196, 0, 0.7);
          transform: rotateX(90deg) translateZ(50px);
        }
        
        .bottom {
          background: rgba(196, 0, 196, 0.7);
          transform: rotateX(-90deg) translateZ(50px);
        }
        
        th, p, td {
          background-color: #EEEEEE;
          margin: 0px;
          padding: 6px;
          font-family: sans-serif;
          text-align: left;
        }
    </style>
</head>
<body>
    <table>
      <tr>
        <th><code>backface-visibility: visible;</code></th>
        <th><code>backface-visibility: hidden;</code></th>
      </tr>
      <tr>
        <td>
          <div class="container">
            <div class="cube showbf">
              <div class="face front">1</div>
              <div class="face back">2</div>
              <div class="face right">3</div>
              <div class="face left">4</div>
              <div class="face top">5</div>
              <div class="face bottom">6</div>
            </div>
          </div>
          <p>
            Since all faces are partially transparent,
            the back faces (2, 4, 5) are visible
            through the front faces (1, 3, 6).
          </p>
        </td>
        <td>
          <div class="container">
            <div class="cube hidebf">
              <div class="face front">1</div>
              <div class="face back">2</div>
              <div class="face right">3</div>
              <div class="face left">4</div>
              <div class="face top">5</div>
              <div class="face bottom">6</div>
            </div>
          </div>
          <p>
            The three back faces (2, 4, 5) are
            hidden.
          </p>
        </td>
      </tr>
    </table>
</body>
</html>

View Code

3D转换

旋转单位：deg(角度)、rad(弧度)、grad(梯度)、turn(圈)

弧度 = 角度*π/180
grad = 360度(一圈)

（1）3D位移

3D位移在2D基础上多加了一个可以z轴移动的方向

3D位移主要演示translateZ和translate3d两个属性：

translate3d() CSS 函数在3D空间内移动一个元素的位置，这个移动由一个三维向量来表达，分别表示他在三个方向上移动的距离

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>3D位移</title>
    <style>
body{
    perspective: 800px;
} 
.box{
    position: relative;
    width: 200px;
    height: 200px;
    margin: 100px auto;
    transition: .5s;
    background-color: pink;
    text-align: center;
    line-height: 200px;
}
.box:hover{
    /* transform: translateX(50px) translateY(100px) translateZ(200px); */
    /* 简写 */
    transform: translate3d(50px,100px,200px);
}
    </style>
</head>
<body>
    <div class="box">3D位移</div>
</body>
</html>

效果如下：

注意：

首先要设置perspectiv属性在被观察元素的父盒子上，不然不会有Z轴效果。
如果只是单独设置Z轴视距，可以直接使用translateZ属性。
Z轴设置的值越大，距离我们眼睛就越近，也就是简单理解元素被放大了
Z轴设置的值越小，或者为负数，则会离我们眼睛越远，元素缩小

（2）3D旋转

rotateX：让元素围绕X轴转

rotateY：让元素围绕Y轴旋转

rotateZ：让元素围绕Z轴旋转

rotate3d：让元素围绕固定轴旋转不变形

旋转量由角度决定，角度为正则顺时针旋转，反之逆时针旋转

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>3D旋转</title>
    <style>
body{
    perspective: 800px;
} 
.box{
    position: relative;
    width: 200px;
    height: 200px;
    margin: 100px auto;
    transition: .5s;
    background-color: pink;
    text-align: center;
    line-height: 200px;
}
.box:hover{
    transform: rotateX(180deg); /* X轴旋转180° */
    transform: rotateY(180deg); /* Y轴旋转180° */
    transform: rotateZ(180deg); /* Z轴旋转180° */
}
    </style>
</head>
<body>
    <div class="box">3D旋转</div>
</body>
</html>

X轴旋转效果：

Y轴旋转效果：

Z轴旋转效果：

这里单独将rotate3d函数拎出来讲

语法：

rotate3d(x, y, z, a)

取值分析：

x：可以是0到1之间的数值，表示旋转轴X坐标方向的矢量
y：可以是0到1之间的数值，表示旋转轴Y坐标方向的矢量
z：可以是0到1之间的数值，表示旋转轴Z坐标方向的矢量
a：表示旋转角度。正的角度值表示顺时针旋转，负值表示逆时针旋转

也就是说 rotateX(a) === rotate3d(1,0,0,a) 、 rotateY(a) === rotate3d(0,1,0,a) 、 rotateZ(a) === rotate3d(0,0,1,a)

.box:hover{
    transform: rotate3d(1,1,0,50deg); /* 表示在X轴和Y轴旋转50° */
}

效果如下：

.box:hover{
    transform: rotate3d(1,1,1,1turn); /* 围绕3轴旋转一圈 */
}

效果如下：

综合案例

基于上述所学内容，我们来实操做一个3D盒子旋转：

html结构：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
    <head>
        <meta charset="UTF-8" />
        <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
        <title>3D盒子旋转</title>
        <link rel="stylesheet" href="css/index.css" />
    </head>
    <body>
        <section>
            <div><img src="images/1.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/2.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/3.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/4.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/5.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/6.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/1.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/2.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/3.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/4.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/5.jpg" alt="" /></div>
            <div><img src="images/6.jpg" alt="" /></div>
        </section>
    </body>
</html>

css部分：

* {
    /* 初始化 */
    padding: 0;
    margin: 0;
}
body {
    /* 弹性布局*/
    display: flex;
    justify-content: center;
    align-items: center;
    height: 100vh;
    /* 视距 */
    perspective: 1000px;
}
section {
    position: relative;
    width: 150px;
    height: 150px;
    /* 让子元素保留其3D位置 */
    transform-style: preserve-3d;
    /* 动画 名称 时长 linear 是匀速运动 infinite是无限次播放 */
    animation: rotate 5s linear infinite;
}
section div {
    position: absolute;
    top: 0;
    left: 0;
    width: 100%;
    height: 100%;
    background-color: #fff;
    transition: all 1s;
}
section div img {
    width: 100%;
    height: 100%;
}
/* 这里使用的伪类选择器 */
section div:nth-child(1) { /* 选择第1个元素 */
    transform: translateZ(75px);
}
section:hover div:nth-child(1) {
    transform: translateZ(200px);
}
section div:nth-child(2) { /* 选择第2个元素 */
    transform: rotateX(-180deg) translateZ(75px);
}
section:hover div:nth-child(2) {
    transform: rotateX(-180deg) translateZ(200px);
}
section div:nth-child(3) { /* 选择第3个元素 */
    transform: rotateX(90deg) translateZ(75px);
}
section:hover div:nth-child(3) {
    transform: rotateX(90deg) translateZ(200px);
}
section div:nth-child(4) { /* 选择第4个元素 */
    transform: rotateX(-90deg) translateZ(75px);
}
section:hover div:nth-child(4) {
    transform: rotateX(-90deg) translateZ(200px);
}
section div:nth-child(5) { /* 选择第5个元素 */
    transform: rotateY(90deg) translateZ(75px);
}
section:hover div:nth-child(5) {
    transform: rotateY(90deg) translateZ(200px);
}
section div:nth-child(6) { /* 选择第6个元素 */
    transform: rotateY(-90deg) translateZ(75px);
}
section:hover div:nth-child(6) {
    transform: rotateY(-90deg) translateZ(200px);
}
section div:nth-child(7) { /* 选择第7个元素 */
    transform: translateZ(75px);
}
section div:nth-child(8) { /* 选择第8个元素 */
    transform: rotateX(-180deg) translateZ(75px);
}
section div:nth-child(9) { /* 选择第9个元素 */
    transform: rotateX(90deg) translateZ(75px);
}
section div:nth-child(10) { /* 选择第10个元素 */
    transform: rotateX(-90deg) translateZ(75px);
}
section div:nth-child(11) { /* 选择第11个元素 */
    transform: rotateY(90deg) translateZ(75px);
}
section div:nth-child(12) { /* 选择第12个元素 */
    transform: rotateY(-90deg) translateZ(75px);
}

/* 定义动画 */
@keyframes rotate {
    0% {
        transform: rotateY(0) rotateX(0);
    }
    100% {
        transform: rotateY(360deg) rotateX(360deg);
    }
}

效果如下

Tags: CSS/CSS3 前端