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「css基础」如何理解transform的matrix()用法

现炫酷的网页动画效果,自然少不了css3中transform的属性,此属性功能丰富且强大,比如实现元素的位移translate(x,y),缩放scale(x,y),2d旋转rotate(angle),倾斜变换skew(x-angle,y-angle)等,利用这些属性可以实现基本的动画效果,如果你要实现自定义和像素级别控制的高级动画效果,我们还需要深入了解它的另外一个属性——matrix,matrix就是矩阵的意思,听起来是不是很高级,你没听错实现更高级的效果,你需要了解“矩阵”,听到“矩阵”,是不是很惊慌,当初笔者学习线性代数时也甚是无聊,真不知道这么课有啥用,没想到这门课的在计算机应用领域应用十分广泛,比如今天说的动画效果,还有现在火爆的人工智能,真是悔不当初,当时没有好好学习这么课程。

今天笔者将从以下几个方面进行介绍:

  • 向量与矩阵基础介绍
  • matrix()示例
  • matrix参数详细介绍

向量与矩阵基础介绍

关于这部分内容,有线性基础的同学们可以忽略往下看,在这里笔者只会介绍最基础的内容,什么是向量和矩阵,以及对应的基础运算。

向量

向量被用于许多科学领域用来描述方向和大小,我们一般用笛卡尔坐标系进行向量的描述,向量简单的来说就是把数排成一列或一行进行展示,比如向量(2,1)和(3,3)在坐标系中表示如下:

假设我们现在有两个向量AB(8,2)和向量AC(2,6),我们对其进行加、减、乘,示例如下:

向量加法:

AB+AC=AD

(8,2)+(2,6)=(8+2,2+6)=(10,8)

向量减法

AB-AC= AD

(8,2)-(2,6)=(8-2,2-6)=(6,-4)

向量乘法

AB✖️AC = AD

(8,2)✖️(2,6)=(8✖️2,2✖️6)=(16,12)

矩阵

简单来说把数排列成长方形就是矩阵,我们一般用几行几列来描述矩阵,比如 2✖️2 矩阵,2✖️3 矩阵等,乘号左边代表行数,乘号右边代表列数,如下图所示表示2✖️2 的矩阵:

矩阵相加

相同规模(行数列数都相等)的矩阵之间的加法如下图所示:

我们可以看出是对应的位置两两相加而得。

矩阵相乘

1、矩阵与向量相乘,示意图如下:

从图可以看出矩阵每行对应的位置与向量每行对应的位置分别相乘最后将结果相加,得到结果每行对应的数字。

2、矩阵与矩阵相乘

比如 2✖️4 的矩阵与 4️✖️3 的矩阵相乘我们得到一个 2✖️3的矩阵,如下图所示

从图示中我们可以看出,我们左边矩阵的每行与右边矩阵的每列分别相乘,相乘规则如矩阵与向量相乘的规则一样,最终得到矩阵的行数等于左边矩阵的行数,列数等于右边矩阵的列数。

matrix()示例

介绍完基本向量和矩阵的知识后,我们来看看transform的matrix()应用举例,transform:matrix(a,b,c,d,tx,ty)一共六个参数,用矩阵表示如下图所示:

注:参数书写的方向是竖着写的。

这六个参数代表什么意思,这里先不做介绍,稍后会详细介绍,我们先从一个例子的应用来讲起,现在我们有这样一个元素,其对应的CSS属性如下:

#transformedObject {
 position: absolute;
 left: 0px;
 top: 0px;
 width: 200px;
 height: 80px;
}

此段代码,对应的页面效果如下:

从此图我们可以看出,此长方形的四个顶点从左上顺时针分别为:(0,0),(200,0),(200,80),(0,80),我们对其进行transform:matrix(0.9, -0.05, -0.375, 1.375, 220, 20)的变换,css代码如下:

#transformedObject {
 position: absolute;
 left: 0px;
 top: 0px;
 width: 200px;
 height: 80px;
 transform: matrix(0.9, -0.05, -0.375, 1.375, 220, 20);
 transform-origin: 0 0;
}

注:transform-origin是变形原点,也就是该元素围绕着那个点变形或旋转,该属性只有在设置了transform属性的时候起作用;

应用变换后的效果如下图

这四个点的值,是怎么得出来的呢,其实有了前面的向量和矩阵知识,我们很容易算出,matrix(0.9, -0.05, -0.375, 1.375, 220, 20)对应的矩阵如下图:

元素最初的每个点相当一个向量,例如(200,0)可表示如下图:

变换后的四个点,其实是matrix(0.9, -0.05, -0.375, 1.375, 220, 20)对应的矩阵与原始四个点对应的向量分别相乘而得,具体的运算过程如下图:

与(200, 80)相乘的运算过程得到(370,120):

与(200, 0)相乘得到(400,10):

与(0, 80)相乘得到(190,130):

与(0,0)相乘得到(220,20):

经过运算后,我们最终变换后的四个点: (220,20),(400,10),(370,120),(190,130)

matrix参数详细介绍

上一小节,我们学习了如何利用向量和矩阵的知识,我们算出了元素经过matrix()变换后的最终结果,现在我们详细介绍下transform:matrix(a,b,c,d,tx,ty)这六个参数的意义,其实这六个参数,对应的是translate(x,y),scale(x,y),rotate(angle),skew(x-angle,y-angle)这些效果,每种变换效果对应的参数不同,如下图总结:

假如我们对元素进行旋转15度,往右动230px, X轴方向延长1.5倍,我们使用基本的变换属性代码下:

#o1 {
 transform-origin: 0px 0px;
 transform: rotate(15deg) translateX(230px) scaleX(1.5);
}

如果用transform:matrix()怎么实现如上的最终效果,其实我们可以利用笔者针对transform:matrix(a,b,c,d,tx,ty)这六个参数对应的总结(如上图),其实就是每个变换对应的矩阵参数相乘的结果得到这6个参数值,记住一定要按照rotate,translateX,scaleX对应的顺序进行举行相乘,如下图所示(运算的结果笔者就不写了,留给大家练习下矩阵相乘)

小节

今天的内容就到这里,我们了解了transform除了有translate(x,y),scale(x,y),rotate(angle),skew(x-angle,y-angle)这些属性实现动画变换,还有一个高级属性matrix(),通过这个属性我们了解其背后的数学逻辑,只有掌握这个属性后,我们才能实现更为复杂的动画。

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SS 在您可以修改的内容方面非常强大,并且该transform属性是最通用和最强大的 CSS 属性之一。在本文中,我将介绍使用transform属性修改 CSS 元素的所有方法。

什么是变换属性?

CSS 中的transform属性只是一种您可以在一个属性中旋转、缩放、移动等元素的方式。由于这种灵活性,如果起初使用起来可能会令人困惑,但本文将消除所有这些困惑。

.class {
  transform: rotate(90deg) scale(2) translate(100px, 200px);
}

transform通过组合多个变换函数来获得所需的输出,因此为了理解transform您需要了解每个transform函数。

rotate

可能最容易理解的变换函数是rotate. 此函数采用单个参数,即旋转元素的角度。正值将导致顺时针旋转,负值将导致逆时针旋转。

.red {
  transform: rotate(10deg);
}
.green {
  transform: rotate(-45deg);
}
.blue {
  transform: rotate(.25turn);
}

正如您在上面的示例中看到的,我们使用degturn单位来定义我们的旋转。deg单位从 0 到 360,而turn单位从 0 到 1。

3D 旋转

rotateX您还可以使用、rotateYrotateZ函数进行 3D 旋转。该rotateZ功能的工作原理与rotate.

rotateX将在水平轴上rotateY旋转一个元素,并将在垂直轴上旋转一个元素。这些可用于翻转元素。

.red {
  transform: rotateX(60deg);
}
.green {
  transform: rotateY(60deg);
}
.blue {
  transform: rotateX(.2turn) rotateY(.2turn);
}

如您所见,我们在 3D 空间中旋转元素,使其看起来被挤压。这种旋转实际上只在处理 3D 元素时才有用。

scale

scale是另一个很容易理解的函数。它可以采用一个或两个参数来确定元素大小的缩放比例。大于 1 的数字会使元素变大,而小于 1 的数字会缩小元素。

.red {
  transform: scale(1.25);
}
.green {
  transform: scale(.5);
}
.blue {
  transform: scale(1.25, .75);
}

当一个参数被传递给scale它时,它会根据传递的数字缩放 X 和 Y 轴相同的量。当两个值传递给scale第一个数字时,将缩放 X 轴,第二个数字将缩放 Y 轴。

此外,如果您愿意,可以使用scaleXandscaleY函数来缩放 X 或 Y 轴。这些函数采用一个参数并在相应轴上缩放元素。

3D 比例

就像rotate您可以在 3D 中缩放一样。为此,您将使用与 and 类似的函数scaleZ,但用于 Z 轴。这同样只对 3D 元素有用。scaleX``scaleY

translate

可能我最喜欢的转换元素的方法是使用translate函数。这个函数像scale函数一样接受一个或两个参数,并将根据提供的值移动一个元素。

.red {
  transform: translate(25px);
}
.green {
  transform: translate(-25px, 25px);
}
.blue {
  transform: translate(0, -25px);
}

透明的彩色箭头表示形状通常放置的位置,而不透明的箭头表示它们在平移后的位置。

你会注意到,当只有一个值被传递给它时,translate它只会影响 X 轴,因此元素向右移动 25 个像素,因为它是一个正值。

当将两个值传递给translate第一个值时,会在 X 轴上移动元素,而第二个值会影响 Y 轴的位置。这意味着绿色箭头向左移动 25 个像素,向下移动 25 个像素。正 Y 值将元素向下移动似乎令人困惑,因为我们通常认为正 Y 意味着向上,但在 Web 开发中,正 Y 值意味着元素在页面中向下移动。

最后,蓝色箭头向上移动了 25 个像素,因为第一个参数设置为 0,第二个参数设置为负 25 个像素。

就像 scale 一样,有一个translateXtranslateY函数可以一次只在一个方向上移动一个元素。

百分比translate

translate属性处理百分比的方式与几乎所有其他 CSS 属性不同,因为它基于元素的大小而不是其父级的大小。

.red {
  transform: translate(100%);
}

正如你所看到的,当我们用百分比平移时,我们将元素向右移动了其自身宽度的 100%。这对于通过将元素移动其自身宽度的 50% 或将元素彼此偏移其大小的百分比来使元素居中非常有用。

3D translate

您现在可能已经猜到了,但translate也可以在 3D 中使用。您可以使用translateZ仅修改 Z 轴的函数或translate3D类似 的函数translate,但接受第三个参数来在 Z 轴上移动元素。同样,这仅对 3D 元素有用。

偏斜

可能所有transform功能中最没用的是skew. 它允许您通过倾斜形状的边缘来拉伸形状。该skew函数接受一两个参数,就像translate.

.red {
  transform: skew(25deg);
}
.green {
  transform: skew(15deg, 25deg);
}
.blue {
  transform: skew(-15deg, -25deg);
}

如您所见,skew 属性在 X 和 Y 方向上拉伸了我们的形状。通过指定一个参数,我们只在 X 方向上倾斜,而如果我们传递两个属性,第一个在 X 方向上倾斜,第二个在 Y 方向上倾斜。

此外,就像translate您可以使用skewXskewY在一个方向上倾斜元素而不影响其他方向一样。

3D 倾斜

不同的是,所有其他transform属性skew都没有任何 3D 版本。

组合变换

到目前为止,我们已经讨论了单独使用转换,但是如果您想使用多个转换怎么办?这实际上非常简单,因为您可以传递任意数量的函数transform

.red {
  transform: rotate(25deg) scale(.5) translateX(50px);
}
.green {
  transform: rotate(-.5turn) translateX(-10%);
}
.blue {
  transform: scaleX(1.2) scaleY(.8);
}

组合转换变得困难的唯一时候是当您想要在不同的类中修改它们时。

.base-class {
  transform: scale(1.2) translateX(5px);
}
.big {
  transform: scale(2) translateX(5px);
}
.move {
  transform: scale(1.2) translateX(100px);
}
.big.move {
  transform: scale(2) translateX(100px);
}

由于transform是一个属性,您需要在修改的每个类之间复制所有值,transform因为如果您只是transform: scale(2).big类中写入,它将覆盖整个transform而不只是scale部分。幸运的是,我们可以巧妙地使用 CSS 变量来解决这个问题。

.base-class {
  transform: scale(var(--scale, 1.2)) translateX(var(--translate-x, 5px));
}
.big {
  --scale: 2;
}
.move {
  --translate-x: 100px;
}

如您所见,我们现在只更改 CSS 变量,而从未修改实际transform属性。

结论

总体而言,CSStransform非常有用,同时也非常易于理解。到目前为止,最难的部分transform是理解如何跨不同类组合多个变换,但在 CSS 变量的帮助下,这个问题是微不足道的。

旋转 div 元素:

div

{

transform:rotate(7deg);

-ms-transform:rotate(7deg); /* IE 9 */

-webkit-transform:rotate(7deg); /* Safari and Chrome */

}


浏览器支持

表格中的数字表示支持该属性的第一个浏览器版本号。

紧跟在 -webkit-, -ms- 或 -moz- 前的数字为支持该前缀属性的第一个浏览器版本号。

属性
transform (2D)36.04.0 -webkit-10.09.0 -ms-16.03.5 -moz-9.03.2 -webkit-23.015.0 -webkit-10.5 -o-
transform (3D)36.012.0 -webkit-12.010.016.010.0 -moz-9.04.0 -webkit-

属性定义及使用说明

Transform属性应用于元素的2D或3D转换。这个属性允许你将元素旋转,缩放,移动,倾斜等。

为了更好地理解Transform属性,请查看 在线实例.

默认值:none
继承:no
版本:CSS3
JavaScript 语法:object.style.transform="rotate(7deg)"

语法

transform: none|transform-functions;

描述
none定义不进行转换。
matrix(n,n,n,n,n,n)定义 2D 转换,使用六个值的矩阵。
matrix3d(n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n,n)定义 3D 转换,使用 16 个值的 4x4 矩阵。
translate(x,y)定义 2D 转换。
translate3d(x,y,z)定义 3D 转换。
translateX(x)定义转换,只是用 X 轴的值。
translateY(y)定义转换,只是用 Y 轴的值。
translateZ(z)定义 3D 转换,只是用 Z 轴的值。
scale(x[,y]?)定义 2D 缩放转换。
scale3d(x,y,z)定义 3D 缩放转换。
scaleX(x)通过设置 X 轴的值来定义缩放转换。
scaleY(y)通过设置 Y 轴的值来定义缩放转换。
scaleZ(z)通过设置 Z 轴的值来定义 3D 缩放转换。
rotate(angle)定义 2D 旋转,在参数中规定角度。
rotate3d(x,y,z,angle)定义 3D 旋转。
rotateX(angle)定义沿着 X 轴的 3D 旋转。测试
rotateY(angle)定义沿着 Y 轴的 3D 旋转。
rotateZ(angle)定义沿着 Z 轴的 3D 旋转。
skew(x-angle,y-angle)定义沿着 X 和 Y 轴的 2D 倾斜转换。
skewX(angle)定义沿着 X 轴的 2D 倾斜转换。
skewY(angle)定义沿着 Y 轴的 2D 倾斜转换。
perspective(n)为 3D 转换元素定义透视视图。

如您还有不明白的可以在下面与我留言或是与我探讨QQ群308855039,我们一起飞!