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理解SVG transform坐标变换(转)

理解SVG transform坐标变换(转)

作者: 凌雲木 | 来源:发表于2017-06-29 17:41 被阅读269次

    byzhangxinxufromhttp://www.zhangxinxu.com

    本文地址:http://www.zhangxinxu.com/wordpress/?p=4965

    一、HTML transform和SVG transform

    SVG中自带transform属性,没错,是属性,例如:

    普通的HTML元素没有transform属性,但是支持CSS3的transform, 好奇的小伙伴可能会疑问了,CSS3中的transform变换,跟SVG中的transform是什么关系呢?

    恩,有点类似于谢霆锋和陈冠希之间的关系,有些小复杂。

    OK, 先说说相似之处吧。

    一些基本的变换类型是一样的,包括:位移translate, 旋转rotate, 缩放scale, 斜切skew以及直接矩阵matrix. 但只局限于2D层面的变换。SVG似乎只支持二维变换(若有不对,欢迎指正),且类似translateX,rotateX也都是不支持的。

    下面就是不一样的地方了:

    1.CSS3transform一般用在普通元素上,虽然也可以应用在SVG元素上,但是IE浏览器(IE edge未测试)却不支持SVG元素;

    rect {/* IE说:你这是弄啥来? */transform:rotate(45deg);}

    2.HTML元素的CSS3 transform和SVG的transform坐标系统大相径庭;

    平常我们使用transform其坐标是相对于当前元素而言的,默认是元素的中心点变换,我们可以通过transform-origin属性改变变换的中心点。而SVG中的transform的坐标变换的是相对于画布的左上角计算的,跟HTML的transform差别较大,理解上也更加麻烦。而本文就是彻底理清SVG中的transform到底是怎么工作的。

    3.具体的语法细节有差异。SVGtransform属性语法有些自带偏移。而CSStransform则更加纯粹些。

    //zxx: 据说CSS的transform和SVG的transform属性即将合并。

    二、SVG transform translate位移

    我们先来看下最简单最基本的translate位移变换,例如,我们偏移(295,115)大小的位置,HTML元素的偏移(下图左)和SVG元素的偏移(下图右)就会不一样。一个是相对自己的中心点(下图左),一个是SVG的左上角(下图右)。

    虽然两者的相对位置不一样,但是,对于单纯地位移来讲,无论你相对于那个点位置,实际偏移的位置都是一样的,因此,从表现上讲,两者最终的位置看上去还是一样的。

    您可以狠狠地点击这里:HTML translate和SVG translate比对demo

    前面我们提到过,SVG元素也能使用CSS3的transform进行变换(非IE浏览器),但是只能支持2D层面的几个属性,例如translateX(tx),translateY(ty)以及translate(tx[, ty]).translateZ(tz)则并不支持。

    如果我们使用SVG元素自带的transform属性进行变换,则仅支持translate(tx[ ty])这种用法(缺省使用0代替),当多个参数值的时候,可以使用逗号,或者直接空格分隔,但是不能包含单位,例如下面这种写法直接翘辫子:

    transform="translate(30px 12px)"

    下面这种无单位写法才可以:

    transform="translate(30 12)"

    transform="translate(30, 12)"

    另外,和CSS3的transform一样,SVG中的translate位移也是支持多声明累加的。例如:

    transform="translate(30 12) translate(30 12)"

    等同于:

    transform="translate(60 24)"

    需要注意的是,俩个translate中间不要混有其他的transform变换。否则,最终的位移就不是简单的相加了。

    三、SVG transform rotate旋转

    上面的位移变换,我们似乎没看到明显的不一样。但是,从这里的旋转变换开始,就可以看出明显的差异了。

    下面图示的是基本的45度旋转(来自css-tricks)(左HTML元素,右SVG元素):

    由于SVG元素的默认是SVG左上角为中心变换的,因此,矩形旋转的幅度就有了过山车的感觉。

    您可以狠狠地点击这里:HTML rotate和SVG rotate比对demo

    结果会发现,两者位置大相径庭了:

    CSStransform中的rotate语法比较直白:rotate(angle),就一个angle参数,表示角度大小,不过必须要有单位,比如deg(度), turn(圈), grad(百分度 – 一种角的测量单位,定义为一个圆周角的1/400。常用于建筑或土木工程的角度测量),甚至可以使用calc()计算,例如:calc(.25turn - 30deg).

    但是,SVG中的属性transform旋转就没有这么多花头,单位?哦,别逗了,毛线都没有,直接光秃秃的数值,表示角度deg,例如:

    transform="rotate(45)"

    具体语法为:rotate(angle[ x y]). 大家注意到没有,这里有个[ x y],[]表示这个可选参数。也就是说,SVG中的rotate旋转比CSS的rotate多了一个可选参数,那这个可选参数[ x y]表示什么意思呢?

    告诉你,是非常有用的东西。用来偏移transform变换中心点的。

    为什么说非常有用呢?SVG元素默认是基于左上角的,但是我们的旋转元素往往都在SVG的中间区域,此时旋转跨度太大,智商余额不足的我们就脑补不过来,此时难免希望可以像CSS的transform变换一样,围绕元素的中心点变换。怎么办?

    我们可以借助CSS3transform-origin修改SVG元素默认的变换中心点,然后配合CSS变换。但是,我们前面多次提到,IE浏览器的SVG元素不识别CSS中的transform. 所以,从兼容性上讲,CSS策略是不可行的。难道就没有其他办法了,有,就是这里的可选参数[ x y],通过对变换中心点的偏移修正,我们也能让SVG元素围绕自身的中心点旋转了。

    所以,上面的demo,我们稍微修改下,就能让矩形围绕自己旋转了,见下:

    您可以狠狠地点击这里:SVG元素也围绕自身中心点旋转demo

    使用原理图表示就是下面这样(左HTML旋转,右SVG元素偏移旋转):

    同样的,rotate旋转可以多个值并存,例如下面的CSS和attribute用法:

    transform: rotate(45deg) rotate(-45deg);

    transform="rotate(45) rotate(-45)"

    然而,需要注意的是,SVG属性的transform声明的中心变换坐标是不能共享的。

    因此,虽然transform="rotate(45, 90 75)"是中心点旋转,但是,后面再添加其他东西,例如:rotate(-45)则偏移值忽略,终中心点还是SVG的左上角(0,0)位置,好惨!

    例如原来的45度旋转,再加个-45度反向旋转:

    结果位置回去了?才怪呢!

    CSS的是又回去了,但是SVG的确是挂在月球上了。究其原因是rotate(-45)又是相对SVG左上角变换的啦!

    您可以狠狠地点击这里:SVG连续旋转demo

    虽然乍看上去,好像SVG的坐标系统有些怪怪的,但是,实际上,在有些需求场景下,SVG这种看似独立的偏移系统更容易实现一些功能。

    比方说,我们希望某个SVG元素先以右下角为中心旋转90度,然后再以右上角为中心旋转90度,该怎么处理?

    对于SVGtransform,我们直接面向需求写数值就可以了。假设我们的SVG元素的高宽是120*90, 左上角坐标是(30,30), 则,显然,右下角坐标是(150,120), 右上角坐标是(150,30),于是,我们的transform值就很简单:

    transform="rotate(90, 150 120) rotate(90 150 30)"

    参见下面的示意图(示意图的坐标与上面略有出入,但不影响原理示意):

    但是,如果我们使用之前容易理解的CSS3来实现,反而就复杂了,因为CSS3中的transform的变换点只能一次性指定,如果要实现不同变换点的旋转效果,只能通过translate再次偏移,例如,实现上面的右下角再右上角90度旋转,则要这样:

    transform-origin: right bottom;/* 或者 100% 100% */transform:  rotate(90deg)  translate(0, -100%)/* 从右下到右上 */rotate(90deg)  translate(0, 100%);

    Gif示意下就是:

    显然要麻烦很多。可见,两种坐标系统没有绝对的优劣。

    您可以狠狠地点击这里:右下再右上旋转90度demo

    上图为两种变换的最终效果,虽然最终的效果是一样的,但是,从理解上而言,这回,是SVG的transform反而更容易理解。还是那句话,辩证看问题,凡事无绝对。

    四、SVG transform scale缩放

    SVG中的缩放的语法就比较单纯了,就scale(sx[, sy]),sx表示横坐标缩放比例,sy表示纵坐标缩放比例。其中sy是可缺省的,如果缺失,表示使用和sx一样的值,也就是等比例缩放。其中,sx和sy两个参数可以逗号分隔,也可以使用空格分隔。这和CSS3中的使用有所不同,两外,SVGtransform属性值缩放是不支持scaleX,scaleY这些鬼的。

    同样的,CSS控制的transform和SVG元素属性控制的transform的坐标系统是不一样的。一个默认元素中心(下图左),一个是SVG画布左上角(下图右),于是(from css-tricks):

    因此,当我们对SVG元素scale缩放时候,发现位置也有出乎我们意料,就应该知道是怎么回事了。

    rotate旋转虽然也是迥异坐标,但是其参数自带偏移参数,我们我们移个花接个木,还是可以得到我们想要的结果。但是,scale缩放这里,就要悲惨很多了,没有自带偏移参数,于是,当我们要实现SVG元素居中缩放的效果,还需要使用translate手动偏移。

    怎么个手动偏移法呢?即使先translate其中心点位置到元素的中心坐标位置,然后缩放,然后坐标再反方向还原回去。例如,某元素中心点坐标是(95, 75), 垂直缩放1.5倍的效果则是:

    transform="translate(95 75) scale(1, 1.5) translate(-95 -75)"

    您可以狠狠地点击这里:CSS transform和SVG transform scale缩放demo

    对应的CSS代码就简单多了,直接:

    .scale {

    transform: scale(1, 1.5);

    }

    然后最终效果都是一样的:

    使用Gif原理示意如下:

    五、SVG transform skew斜切

    先来了解下CSS中的斜切,斜切,如果单纯切一个方向,我们可以看成把矩形变成了平行四边形,其总面积不变化。

    以纯X轴变换举例,skewX(-45deg)则下面这样子(灰色方块为原始位置):

    skewX(45deg)则下面这样子:

    对于SVG的skew斜切变换,表现效果原理是一样的。但是,使用的语法却相当有意思。

    在前面的一些变换中,例如位移、缩放之类是不支持translateX,scaleX这种CSS常见用法的,但是这里的skew却有点让人哭笑不得:不支持skew(x[, y])这种语法,而只能是skewX或者skewY.

    别问我为什么?我只是大自然的搬运工,我不生产语法。

    因此,没有:

    transform="skew(45, 0)"

    只有:

    transform="skewX(45)"

    同样的,由于变换中心点的差异,CSS实现的变换和SVG属性变换往往最后的位置是不一样的:

    不仅如此,如果元素的中心点不是就是SVG的左上角,则skewX(α1) skewX(α2)的最终位置和skewX(α1 + α2)是不一样的(位移和旋转不会这样子)。

    您可以狠狠地点击这里:CSS SVG transform skew斜切差异及连续斜切差异demo

    正如demo所示,CSS的和SVG的位置差异很大:

    SVG的连续变换和一次性变换的位置也是不一样的:

    可能有人要疑问,为何连续斜切变换和一次性变换位置会不一样?其实原因很简单,因为斜切的角度和元素偏移大小并不是线性的,比方说,从70到80度和80度到90度之间的位移大小(虽然都是10度的变化区间)是显然不是一个档次的。因此,分开多次连续斜切最终的坐标偏移要比一次性偏移来得小。

    最后,和缩放一样,你想要让SVG元素中心点斜切,可以先translate偏移,在skew变换。就不重复举例演示了。

    六、其他居中变换处理

    像缩放、斜切这些SVG变换,想要如CSStransform-origin:50% 50%一样的中心点变换效果,需要事先位移,我们有没有其他办法呢?

    这里有两个思路可供大家参考下。

    1. 原始中心位置乃SVG左上角

    拿45度旋转举例,我们可以把元素默认就放在中心点和SVG左上角重合的位置上,参见下面的gif演示:

    于是,我们原来的3步曲就变成了2步曲:

    translate(140 105) rotate(45) translate(-140 -105) → translate(140 105) rotate(45)

    2. 通过viewBox调整

    viewBox可以用来改变SVG画布的视区,这个我之前专门撰文介绍过,是SVG学习必备被深入理解的基础知识,参见:“理解SVG的viewport,viewBox,preserveAspectRatio”一文。

    我们可以把元素默认挂在左上角,然后,通过viewBox做手脚,让元素呈现的位置并不是真正的左上角,例如应用viewBox='-140 -105 280 210',则变化如下示意图:

    此时,我们只需要让元素旋转就可以了,无需额外的做translate位移,见下gif:

    七、结束语

    本文介绍的内容实际上都还是非常基本的。实际SVG应用的时候,可能是多个变换参杂在一起,所以,如果本文介绍的几个基本变换都没搞清楚,到时候,想必是想破脑袋都不明白怎么元素跑这里了,怎么变成这样了!

    本文的这些知识点虽然基本,但是相当重要的。再加上,不同的变换方法的语法细节还不一样。有的自带偏移,有的需要手动偏移等等;不同变换的前后位置不同,甚至同一变换分开连续变换和一次性变换的结果都不一样等等;都要求大家要细心耐心阅读。

    本文内容和结构参考自:Transforms on SVG Elements. 但要比原文要精炼很多,同时,每一个变换都有亲自实践认证,因此,从品质上讲,可能还要略高一筹。

    对了,矩阵matrix没有细说过,这个可以参考我之前的文章:“理解CSS3 transform中的Matrix(矩阵)”,一脉相承的。

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