核心動(dòng)畫知識(shí)導(dǎo)入

CoreAnimation框架是基于OpenGL ES 手機(jī)端/OpenGL PC端(iOS13開始為Metal)與CoreGraphics圖像處理框架的一個(gè)跨平臺(tái)的框架钞啸。

了解CoreAnimation

核心動(dòng)畫

• CoreAnimation的封裝核心就是去簡(jiǎn)化OpenGL圖形處理树枫，原因是OpenGL的學(xué)習(xí)成本是非常高的肩祥；CoreAnimation也可以用作Mac OS開發(fā)
• Core Graphics 核心繪圖
• Graphics Hardware 圖形加速硬件戒悠，這個(gè)圖形硬件就是GPU芯片逆趋，GPU專門用來做計(jì)算锥咸，GPU并不是顯卡靶溜，而是顯卡需要GPU
• iOS 13之后OpenGL更新為Metal匾乓，Metal只針對(duì)iOS和Mac OS系統(tǒng)；而OpenGL ES是可以針對(duì)整個(gè)嵌入式環(huán)境(安卓鳄厌、黑莓等都可以使用)

GPU與CPU的區(qū)別

CPU: 中央處理器(英文Central Processing Unit)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心荞胡；其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。
GPU:圖形處理器(英文Graphic Processing Unit)是一個(gè)專門的圖形核心處理器了嚎；GPU是顯卡的大腦泪漂，決定了該顯卡的檔次和大部分性能，同時(shí)也是2D顯卡和3D顯卡的區(qū)別依據(jù)歪泳；2D顯示芯片在處理3D圖像和特效時(shí)主要依賴CPU的處理能力萝勤，稱為軟加速；3D顯示芯片是將三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內(nèi)呐伞，也即所謂的硬件加速敌卓。

主要區(qū)別如下:

• CPU需要很強(qiáng)的通用性來處理各種不同的數(shù)據(jù)類型，同時(shí)又要邏輯判斷又會(huì)引入大量的分支跳轉(zhuǎn)和中斷的處理伶氢，這些都使得CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜趟径；而GPU面對(duì)的則是類型高度統(tǒng)一的、相互無(wú)依賴的大規(guī)模數(shù)據(jù)和不需要被打斷的純凈的計(jì)算環(huán)境
• GPU采用了數(shù)量眾多的計(jì)算單元和超長(zhǎng)的流水線癣防，但只有非常簡(jiǎn)單的控制邏輯并省去了Cache蜗巧，而CPU不僅被Cache占據(jù)了大量空間，而且還有有復(fù)雜的控制邏輯和諸多優(yōu)化電路劣砍，相比之下計(jì)算能力只是CPU很小的一部分惧蛹。

核心動(dòng)畫的優(yōu)點(diǎn)

• 簡(jiǎn)單易用的高性能混合編程模型
• 用類似于UIView一樣，使?圖層來創(chuàng)建復(fù)雜的編程接口刑枝，更加高效的使用
• 輕量化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)香嗓，它可以同時(shí)顯示讓上百個(gè)圖層產(chǎn)?動(dòng)畫效果
• 一套?常簡(jiǎn)單的動(dòng)畫接口，能讓動(dòng)畫運(yùn)?在獨(dú)立的線程中装畅，并可以獨(dú)?于主線程之外
• 一旦動(dòng)畫配置完成并啟動(dòng)靠娱，核?動(dòng)畫就能獨(dú)立并完全控制相應(yīng)的動(dòng)畫幀
• 提?應(yīng)用性能，應(yīng)?程序只有當(dāng)發(fā)生改變的時(shí)候才會(huì)重繪內(nèi)容掠兄，使用Core Animation 可以不使?其他圖形API像云，例如OpenGL來獲取高效的動(dòng)畫性能.
• 靈活的布局管理模型锌雀，允許圖層相對(duì)同級(jí)圖層的關(guān)系來設(shè)置屬性的位置和?小

核心動(dòng)畫圖層樹結(jié)構(gòu)

CoreAnimation核心動(dòng)畫的結(jié)構(gòu)圖

CoreAnimation分類

CAAnimation是所有動(dòng)畫對(duì)象的父類(抽象類，虛類)迅诬，實(shí)現(xiàn)CAMediaTiming協(xié)議腋逆，負(fù)責(zé)控制動(dòng)畫的時(shí)間、速度和時(shí)間曲線等等侈贷，是一個(gè)抽象類惩歉。

核心動(dòng)畫類中可以直接使用的類有五個(gè)，其中CAAnimation俏蛮、CAPropertyAnimation是抽象類撑蚌，不能直接使用。

• CAAnimationGroup: 動(dòng)畫組搏屑，可以將很多種動(dòng)畫合并到一起争涌，組成動(dòng)畫效果
• CATransition: 轉(zhuǎn)場(chǎng)動(dòng)畫效果
• CAKeyframeAnimation: 關(guān)鍵幀動(dòng)畫效果；values: 一個(gè)NSArray對(duì)象辣恋；里面的元素稱為關(guān)鍵幀(keyframe)亮垫，動(dòng)畫對(duì)象會(huì)在指定的時(shí)間(duration)內(nèi)，依次顯示values數(shù)組中的每一個(gè)關(guān)鍵幀抑党；簡(jiǎn)單理解為包警，很多動(dòng)畫幀執(zhí)行
• CABasicAnimation: 基礎(chǔ)動(dòng)畫，簡(jiǎn)單常見的動(dòng)畫效果
• CASpringAnimation: iOS9.0之后新增的彈簧效果動(dòng)畫底靠，是CABasicAnimation的子類

CALayer與UIView的區(qū)別

• CALayer：繼承于NSObject，所以不具備響應(yīng)不能處理用戶交互特铝，負(fù)責(zé)繪制暑中、渲染圖形
• UIView： 繼承于UIResponder，所以可以進(jìn)行事件響應(yīng)鲫剿，屬性CALayer負(fù)責(zé)圖形繪制與渲染鳄逾；UIView是CALayer的delegate，可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的CALayer的方法灵莲，但要實(shí)現(xiàn)稍微復(fù)雜些的動(dòng)畫效果雕凹，就需要借助CALayer，如：陰影政冻，圓角枚抵，帶顏色的邊框、3D變換明场、非矩形范圍汽摹、透明遮罩、多級(jí)非線性動(dòng)畫等苦锨，這也就是開發(fā)者為什么要使用CALayer的原因
• UIView是用來管理CALayer逼泣，CALayer才是用來展示

疑問：蘋果為什么要拆分成CALayer與UIView兩個(gè)類呢趴泌？
CoreAnimation是iOS與Mac OS共用的框架，而iOS與Mac OX兩者的用戶交互方式是不同的拉庶，iOS是通過手勢(shì)觸摸嗜憔，Mac OX是通過鍵盤鼠標(biāo)；為了兼容兩者氏仗，單獨(dú)把CALayer拆出來只用來繪制渲染圖形

CALayer與UIView的關(guān)系

CALayer與UIView的關(guān)系

每一個(gè)UIView上面都會(huì)有一個(gè)CALayer作為它的實(shí)例圖層屬性痹筛；我們添加的動(dòng)畫實(shí)際上是針對(duì)CALayer來做。

CALayer的樹級(jí)關(guān)系一

CALayer的樹級(jí)關(guān)系二

Layer Tree圖層樹(模型數(shù))主要是設(shè)置一些屬性

• 模型樹（ layer tree）：程序中接觸最頻繁廓鞠，模型樹的對(duì)象是模型對(duì)象帚稠，儲(chǔ)存著動(dòng)畫的目標(biāo)值；當(dāng)你修改layer的屬性時(shí)床佳，便是通過模型樹上的對(duì)象
• 呈現(xiàn)樹（presentation tree）：包含正在運(yùn)行中的動(dòng)畫的動(dòng)態(tài)值滋早，與模型樹不同，呈現(xiàn)樹始終存儲(chǔ)著layer在屏幕當(dāng)前的狀態(tài)值砌们，呈現(xiàn)樹無(wú)法修改杆麸，只讀；可以通過讀取當(dāng)前值浪感，來做一些其他處理
• 渲染樹（render tree）：執(zhí)行實(shí)際的動(dòng)畫昔头，為CoreAnimation私有

小結(jié)：動(dòng)畫的三個(gè)動(dòng)作創(chuàng)建執(zhí)行動(dòng)畫的CALayer、創(chuàng)建動(dòng)畫影兽、添加動(dòng)畫

CALayer常用屬性詳解

動(dòng)畫案例準(zhǔn)備工作：新建空工程CoreAnimation揭斧，在Main.storyboard文件拖入一個(gè)UIView，背景色配置成紅色并進(jìn)行關(guān)連峻堰，命名為redView

動(dòng)畫案例一

@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIView *redView;
@property (nonatomic,strong) CALayer *layer;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 新建layer讹开，并添加到self.view.layer上
    CALayer *layer = [CALayer layer];
    layer.frame = CGRectMake(100, 100, 100, 100);
    layer.backgroundColor = [UIColor greenColor].CGColor;
    _layer = layer;
    [self.view.layer addSublayer:layer];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
    // 修改動(dòng)畫y的位置到600
    animation.keyPath = @"position.y";
    animation.toValue = @600;
    animation.duration = 1;
    [_redView.layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

@end

運(yùn)行工程并點(diǎn)擊屏幕，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)動(dòng)畫執(zhí)行完畢后捐名，又回到了初始位置旦万，為什么會(huì)這樣？
其實(shí)在執(zhí)行動(dòng)畫的過程中會(huì)有兩個(gè)圖層：layer層與presentation層镶蹋，真正移動(dòng)的是presentation層成艘；動(dòng)畫開始時(shí)會(huì)先把layer層隱藏，讓presentation層做動(dòng)畫贺归；動(dòng)畫結(jié)束后presentation層就會(huì)移除淆两，layer層再出現(xiàn)；原因是視圖的layer層根本沒有發(fā)生變化牧氮，動(dòng)畫結(jié)束就會(huì)恢復(fù)到原來的狀態(tài)琼腔。

解決辦法：設(shè)置animation的兩個(gè)屬性

//解決動(dòng)畫恢復(fù)到初始位置
//當(dāng)動(dòng)畫完成后，不把presentation層從render樹中移除(默認(rèn)是移除的)
animation.removedOnCompletion = NO;
//當(dāng)動(dòng)畫結(jié)束后踱葛，把layer層狀態(tài)同步到presentation層丹莲；此時(shí)_redView的frame才會(huì)發(fā)生變化
animation.fillMode = kCAFillModeForwards;

CABasicAnimation相當(dāng)于是一個(gè)數(shù)據(jù)模型光坝，把該數(shù)據(jù)模型綁定到layer上面。

CABasicAnimation動(dòng)畫的fillMode屬性介紹

• kCAFillModeForwards：動(dòng)畫結(jié)束后甥材，layer會(huì)一直保持動(dòng)畫最后的狀態(tài)
• kCAFillModeBackwards：動(dòng)畫開始前盯另，只要將動(dòng)畫加入一個(gè)layer，layer便立即進(jìn)入動(dòng)畫的初始狀態(tài)并等待動(dòng)畫開始
• kCAFillModeBoth：kCAFillModeForwards與kCAFillModeBackwards兩者的結(jié)合洲赵，開始前保持動(dòng)畫初始狀態(tài)鸳惯，結(jié)束后保持動(dòng)畫的最后狀態(tài)
• kCAFillModeRemoved：默認(rèn)屬性

動(dòng)畫案例二：隱式動(dòng)畫

疑問：上面紅色圖層動(dòng)畫結(jié)束恢復(fù)到原來的狀態(tài)，恢復(fù)的過程給人的感覺是回彈動(dòng)畫叠萍，這就是隱式動(dòng)畫?

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    _layer.backgroundColor = [UIColor orangeColor].CGColor;
}

我們沒有給_layer層添加動(dòng)畫芝发，但是點(diǎn)擊頁(yè)面_layer層由綠色變成橙色的過程，有一種動(dòng)畫的效果苛谷，這就是隱式動(dòng)畫辅鲸；隱式動(dòng)畫是由CoreAnimation框架幫我們做的，其默認(rèn)動(dòng)畫時(shí)長(zhǎng)是0.25秒腹殿，通過runloop來執(zhí)行独悴。上面添加的CABasicAnimation屬于顯式動(dòng)畫。

動(dòng)畫案例三：修改隱式動(dòng)畫

如何修改系統(tǒng)的隱式動(dòng)畫呢锣尉？

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //begin a new transaction
    [CATransaction begin];
    //設(shè)置隱式動(dòng)畫的時(shí)長(zhǎng)
    [CATransaction setAnimationDuration:2.0];
    _layer.backgroundColor = [UIColor orangeColor].CGColor;
    //動(dòng)畫執(zhí)行完成的回調(diào)
    [CATransaction setCompletionBlock:^{
        //添加轉(zhuǎn)場(chǎng)動(dòng)畫
        //rotate the layer 90 degrees
        CGAffineTransform transform = self.layer.affineTransform;
        transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2);
        self.layer.affineTransform = transform;

    }];
    [CATransaction commit];
}

CATransaction類沒有屬性刻炒，也沒有實(shí)例方法；不能通過alloc init去創(chuàng)建自沧，只能通過begin坟奥、commit壓棧出棧的方式來管理。

動(dòng)畫案例四：CALayer常用屬性 - Contents

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //除了UIImageView 能夠顯示圖片,layer也可以加載圖片
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"test.png"];
    //不用CGImage的話暂幼，圖片加載不出來
    self.view.layer.contents = (__bridge id)(image.CGImage);
    //填充方式
    self.view.contentMode = UIViewContentModeScaleAspectFit;
    self.view.layer.contentsGravity = kCAGravityResizeAspect;
}

Contents屬性是id類型筏勒，原因是在Mac OS系統(tǒng)上Contents屬性對(duì)CGImage和NSImage都會(huì)起作用，image.CGImage實(shí)際上賦值的是CGImageRef類型旺嬉，CGImageRef指向的是CGImage結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行橋接處理厨埋，開發(fā)中如果需要設(shè)置背景圖可以使用layer邪媳；Contents是id類型就可以直接在layer的contents上面加載一張圖片。

• CALayer常用屬性 - contentsScale

self.view.layer.contentsScale = [[UIScreen mainScreen] scale];

當(dāng)用代碼設(shè)置contents圖片時(shí)荡陷，要?動(dòng)設(shè)置圖層的contentsScale屬性雨效，避免Retina屏幕顯示錯(cuò)誤。

• CALayer常用屬性 - makeToBounds
makeToBounds屬性類似于UIView中的clipsToBounds屬性废赞，含義：是否顯示超出邊界的內(nèi)容徽龟？

• CALayer常用屬性 - contentsRect

1. contentsRect不是按點(diǎn)來計(jì)算的，而是按照單位坐標(biāo)唉地；
2. OpenGL的坐標(biāo)系橫向是從-1到1据悔，縱向從1到-1的過程传透，center坐標(biāo)就是{0, 0}，而手機(jī)都是長(zhǎng)方形的极颓，所以OpenGL會(huì)把單位坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為設(shè)備坐標(biāo)系朱盐，不同設(shè)備有不同的坐標(biāo)；

點(diǎn)- 像素 - 單位區(qū)分

contentsRect屬性

contentsRect比contentsGravity屬性要靈活很多菠隆，contentsGravity屬性只能展示圖片固定的位置與大小兵琳，而contentsRect可以展示圖片的任意內(nèi)容(只要把單位坐標(biāo)計(jì)算好即可)；如果contentsGravity不能滿足我們的需求時(shí)骇径，可以使用contentsRect屬性躯肌。

CALayer中HitTest屬性的實(shí)際使用

下面我們來了解一下UIView與CALayer的圖層幾何

圖層幾何

frame是相對(duì)于父視圖的坐標(biāo)，bounds是從視圖自身出發(fā)即內(nèi)部坐標(biāo)破衔，center與position相當(dāng)于父視圖上面的一個(gè)錨點(diǎn)

錨點(diǎn)

錨點(diǎn)就是視圖中的center屬性和position屬性清女，實(shí)際上就是一個(gè)坐標(biāo)，錨點(diǎn)anchorPoint是layer的屬性(即position)运敢。

• CALayer常用屬性 - ZPosition

ZPosition

手機(jī)開發(fā)是基于二維平面的校仑，并不是一個(gè)優(yōu)秀的三維圖形顯示載體，但是手機(jī)中會(huì)出現(xiàn)一些立體的粒子效果传惠，于是CALayer就提供了一個(gè)屬性ZPosition迄沫，也就意味著CALayer是三維的；OpenGL和Metal默認(rèn)是一個(gè)3D圖形api卦方，默認(rèn)坐標(biāo)系是三維坐標(biāo)系羊瘩，在描述平面圖形的時(shí)候，z坐標(biāo)是0盼砍；核心動(dòng)畫把z坐標(biāo)單獨(dú)摘出來就是ZPosition尘吗；呈現(xiàn)粒子的時(shí)候就必須要用到ZPosition。

動(dòng)畫案例準(zhǔn)備工作：新建空工程CoreAnimation2浇坐，在Main.storyboard文件拖入兩個(gè)UIView睬捶，背景色配置成橙色與紅色并進(jìn)行關(guān)連，命名為view1與view2近刘，兩個(gè)view的層級(jí)關(guān)系如下

兩個(gè)view的層級(jí)

// ViewController.h文件
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.view1.layer.zPosition = 1.0;
}

運(yùn)行工程擒贸，我們發(fā)現(xiàn)橙色view出現(xiàn)在了紅色view上面，原因是什么呢觉渴？
在平面圖形上面z軸默認(rèn)值是0介劫，這里把橙色view的z軸值設(shè)置為1，就意味著把橙色view放在了上面案淋；修改了zPosition屬性的值座韵，就更改了深度緩沖區(qū)-深度測(cè)試，這里主要與深度緩沖區(qū)有關(guān)踢京，本質(zhì)并不是修改圖層的層級(jí)關(guān)系誉碴。

• CALayer常用屬性 -Hit Testing

動(dòng)畫案例準(zhǔn)備工作：新建空工程CoreAnimation3宦棺，在Main.storyboard文件拖入一個(gè)UIView，背景色配置成紅色并進(jìn)行關(guān)連翔烁，命名為layerView渺氧，如下圖所示

CoreAnimation3工程

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) UIView *layerView;
@property (strong,nonatomic) CALayer *blueLayer;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //1.Create sublayer
    self.blueLayer = [CALayer layer];
    self.blueLayer.frame = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    self.blueLayer.backgroundColor = [UIColor blueColor].CGColor;
    [self.layerView.layer addSublayer:self.blueLayer];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //1.get touchu position relative to main view(獲取相對(duì)于主視圖的觸摸位置)
    CGPoint point = [[touches anyObject]locationInView:self.view];
    //2.get touched layer
    CALayer *layer = [self.layerView.layer hitTest:point];
    //3.get layer using using hitTest
    if(layer == self.blueLayer)
    {           
        NSLog(@"Inside Blue layer");
    } else if (layer == self.layerView.layer) {
        NSLog(@"Inside Red layer");
    }
}

@end

// 運(yùn)行工程，查看打印日志蹬屹，成功獲取點(diǎn)擊的layer層
2022-09-23 22:25:56.044062+0800 CoreAnimation3[22331:14483795] Inside Blue layer
2022-09-23 22:25:59.342807+0800 CoreAnimation3[22331:14483795] Inside Red layer

CALayer不能響應(yīng)事件侣背，但是CALayer的Hit Testing屬性能夠獲取到點(diǎn)擊的圖層。

hitTest方法介紹

// point : 在接收器的局部坐標(biāo)系(界)中指定的點(diǎn)
// event : 系統(tǒng)保證調(diào)用此方法的事件慨默。如果從事件處理代碼外部調(diào)用此方法贩耐，則可以指定nil
// returnValue : 視圖對(duì)象是當(dāng)前視圖和包含點(diǎn)的最遠(yuǎn)的后代。
//               如果點(diǎn)完全位于接收方的視圖層次結(jié)構(gòu)之外厦取，則返回nil
- (UIView*)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event

不止CALayer中有hitTest方法潮太，UIView中同樣有hitTest方法；UIView中該方法的作用：在視圖的層次結(jié)構(gòu)中尋找一個(gè)最合適的view來響應(yīng)觸摸事件虾攻；該方法會(huì)被系統(tǒng)調(diào)用铡买，調(diào)用時(shí)如果返回nil，即事件被丟棄霎箍，否則返回最合適的view來響應(yīng)事件奇钞。

• Hit Test調(diào)用順序

touch -> UIApplication -> UIWindow -> UIViewController.view -> subViews -> ....-> 合適的view

• 事件的傳遞順序，與Hit Test調(diào)用順序剛好相反

 view -> superView ...- > UIViewController.view -> UIViewController ->UIWindow -> UIApplication -> 丟棄事件

說明：

1. 首先由view來嘗試處理事件漂坏，如果處理不了景埃，事件將被傳遞到父視圖superView
2. superView也嘗試處理事件，如果處理不了顶别，繼續(xù)傳遞給它的父視圖UIViewController.view
3. UIViewController.view嘗試處理事件谷徙，如果處理不了，把該事件傳遞給UIViewController
4. UIViewController嘗試處理事件驯绎，如果處理不了完慧，把事件傳遞給UIWindow
5. 主窗口UIWindow嘗試來處理事件， 如果處理不了剩失，將傳遞給應(yīng)用單例UIApplication
6. 如果UIApplication也處理不了骗随，該事件將被丟棄

UIView的Hit Test底層實(shí)現(xiàn)思路

常見的hitTest不實(shí)現(xiàn)的四種情況(即view不響應(yīng)事件情況)

• view.userInteractionEnabled = NO;
• view.hidden = YES;
• view.alpha < 0.05;
• view 超出 superview 的 bounds;

- (UIView*)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event
{
    //1.是否響應(yīng)事件的必然性條件
    if (self.userInteractionEnabled == NO || self.alpha < 0.05 || self.hidden == YES)
    {
        return nil;
    }
    
    //2.touch的point在self.bounds內(nèi)
    if ([self pointInside:point withEvent:event])
    {
        for (UIView *subView in self.subviews)
        {
            //進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化
            CGPoint coverPoint = [subView convertPoint:point fromView:self];
            // 調(diào)用子視圖的 hitTest 重復(fù)上面的步驟。找到了赴叹，返回hitTestview ,沒找到返回有自身處理
            UIView *hitTestView = [subView hitTest:coverPoint withEvent:event];
            if (hitTestView)
            {
                return hitTestView;
            }
        }
        return self;
    }
    return nil;
}

Hit Testing應(yīng)?場(chǎng)景-?視圖超出?視圖范圍，點(diǎn)擊沒有響應(yīng)指蚜；如果需求是讓超出父視圖的范圍也能點(diǎn)擊乞巧，代碼實(shí)現(xiàn)如下

?視圖超出?視圖范圍

實(shí)現(xiàn)思路

仿射變換數(shù)學(xué)原理講解

圖層變換

• 剛體變換：只有物體的位置(平移變換)和朝向(旋轉(zhuǎn)變換)發(fā)生改變，而形狀不變摊鸡；剛性變換是最一般的變換绽媒。
• 仿射變換：仿射變換具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)因子和兩個(gè)縮放因子蚕冬，因此具有6個(gè)自由度。不具有保角性和保持距離比的性質(zhì)是辕，但是原圖平行線變換后仍然是平行線囤热。仿射變換主要包括平移變換、旋轉(zhuǎn)變換获三、縮放變換（也叫尺度變換）旁蔼、傾斜變換（也叫錯(cuò)切變換、剪切變換疙教、偏移變換）棺聊、翻轉(zhuǎn)變換，有六個(gè)自由度贞谓。
• 投影變換：是最一般的線性變換限佩，有8個(gè)自由度；射影變換保持重合關(guān)系和交比不變裸弦。但不會(huì)保持平行性祟同。即它會(huì)使得仿射變換產(chǎn)生非線性效應(yīng)。

仿射變換

投影的兩種類型

對(duì)于復(fù)雜的立體圖形理疙，我們要想平移是非常困難的晕城；但是通過仿射變換，我們就可以很容易的實(shí)現(xiàn)沪斟，可以對(duì)立體圖形的任意頂點(diǎn)進(jìn)行平移广辰，實(shí)現(xiàn)代碼如下圖所示：

對(duì)立體圖形進(jìn)行平移

核心動(dòng)畫官方文檔地址

下面我們介紹官方文檔中的幾個(gè)矩陣

矩陣

上圖展現(xiàn)了常見的transformations的矩陣配置；任何乘以identity矩陣的coordinate將不會(huì)變化主之，當(dāng)乘以其他矩陣時(shí)择吊，coordinate的變化和矩陣每個(gè)分量都有關(guān)；例如槽奕，沿著X軸平移几睛，我們需要提供非零的 tx 分量并讓ty和tz為0；對(duì)于旋轉(zhuǎn)操作粤攒，我們應(yīng)該提供合適的 sine 和 cosine 值所森。

• Identity：?jiǎn)卧仃?/li>
• Translate：平移
• Scale：縮放
• Rotate around X axis：圍繞X軸旋轉(zhuǎn)，X值不變夯接；這里的四維原因是OpenGL ES/Metal中描述頂點(diǎn)除了圍繞X焕济、Y、Z軸盔几，還有一個(gè)W縮放因子晴弃。
• Rotate around Y axis：圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)，Y值不變
• Rotate around Z axis：圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)，Z值不變

圍繞任意軸旋轉(zhuǎn)

圍繞任意軸旋轉(zhuǎn)中參數(shù)n表示向量(x,y,z)上鞠，第二個(gè)參數(shù)表示角度际邻。