CSS3景深、三维变换属性及旋转三维立方体的实现

三维立体效果我觉得是CSS3中最有意思的地方，不得不佩服那些开发者大神们，让我们能够通过几行CSS代码就能得到酷炫的视觉体验。

浏览器坐标系

在讲正式语法之前，首先需要了解浏览器坐标系，这需要我们把浏览器界面想象成一个立体的场景。

这是网上流传很广的浏览器坐标系图片，从左到右的方向是浏览器x轴的正方向，从上到下的方向是浏览器y轴的正方向，而z轴正方向是面对于我们的，了解这个很重要，因为下面我们旋转元素需要借助它来理解。

3D旋转

我们在平面中使用的旋转只是单纯的让元素在平面旋转一定角度，在三维旋转中稍微要复杂一些，属性当然还是用我们的transform，三维旋转有下面三个函数分别对应三个维度的旋转：

• rotateX（xxdeg）
• rotateY（xxdeg）
• rotateZ（xxdeg）

rotateX是让元素绕着x轴旋转，角度越大，元素绕着x轴顺时针旋转，类似于我们的单杠运动。

transform: rotateX(45deg);

rotateY是让元素绕着y轴旋转，角度越大，元素绕着y轴顺时针旋转，类似于钢管舞运动..

transform: rotateY(45deg);

rotateZ是让元素绕着z轴旋转，角度越大，元素绕着z轴顺时针旋转，这就是我们在二维平面的旋转，类似于转盘

transform: rotateZ(45deg);

其实3D旋转还有一个合成的函数是rotate3d(num,num,num,deg)，用的不是很多，我就简单说一下，参数并不是我们想那样的3个角度值，而是三个数字一个角度值，前三个数字分别表示绕x、y、z轴旋转的矢量值，最后一个表示在空间的旋转角度，等价关系如下

rotate3d(1,0,0,xxdeg) <==> rotateX(xxdeg)

rotate3d(0,1,0,xxdeg) <==> rotateY(xxdeg)

rotate3d(0,0,1,xxdeg) <==> rotateZ(xxdeg)

3D位移与3D缩放

我们在2D中用到translateX()和translateY()在平面移动，3D中我们多了translateZ()允许我们沿着z轴平移，同样可以使用合成函数translate3d(x,y,z)，注意前两个值可以使用百分比形式，但是沿z轴平移的值只能使用长度值。同理我们的3D缩放

scaleX(num)、scaleY(num)、scaleZ(num)、scale3d(num,num,num)

至于它们的用法下面再通过例子来说，（3D的倾斜属性是不存在的，换句话说，不存在skew3d函数）

透视/景深属性perspective

景深这个名词，维基百科是这样就解释的

景深（英语：Depth of field, DOF）景深是指相机对焦点前后相对清晰的成像范围。在光学中，尤其是录影或是摄影，是一个描述在空间中，可以清楚成像的距离范围。虽然透镜只能够将光聚 到某一固定的距离，远离此点则会逐渐模糊，但是在某一段特定的距离内，影像模糊的程度是肉眼无法察觉的，这段距离称之为景深。当焦点设在超焦距处时，景深 会从超焦距的一半延伸到无限远，对一个固定的光圈值来说，这是最大的景深。

（看到这里，我的手默默的离开了键盘，仰天长叹，心想，这到底要什么样的学历才能看得懂）

我们可以这样来理解，景深就是我们的肉眼距离显示器的距离，景深越大，元素离我们越远，效果就不好，在我们CSS3中，perspective用于激活一个3D空间，属性值就是景深大小（默认none无景深），有两种用法

.stage {
    perspective: 500px;
}

应用景深的元素称为“舞台元素”，舞台元素的所有后代元素都会受影响，（如果后代元素中也添加了perspective属性，效果会叠加而不是覆盖）

<div class="stage">
    <div class="demo"></div>
</div>

.stage {
    width: 200px;
    height: 200px;
    border: 1px solid black;
    margin: 100px auto;
}
.stage .demo {
    width: 200px;
    height: 200px;
    background-color: orangered;
    transform: rotateX(45deg);
}

在这个例子中，我们把内部元素绕x轴旋转了45°后，由于他只是在二次元旋转，所以我们根本看不出来它旋转，但是我们现在加个景深

.stage {
    width: 200px;
    height: 200px;
    border: 1px solid black;
    margin: 100px auto;
    perspective: 500px; /*增*/
}
.stage .demo {
    width: 200px;
    height: 200px;
    background-color: orangered;
    transform: rotateX(45deg);
}

这就相当于我们在舞台元素的中心位置往里看，这个子元素距离我们肉眼有500px，由于子元素的顺时针旋转，元素上半部分离我们远，所以看起来很小，元素下半部分离我们近，所以看起来稍大，这样就会产生很强的立体感

刚才我说道我们的肉眼相当于在舞台元素中心的位置，其实这个“眼睛”的位置是可以调整的，这用到了perspective-origin属性，默认的属性值就是 50% 50%，也就是舞台元素的中心位置，我们可以尝试调整视角。

.stage {
    width: 200px;
    height: 200px;
    border: 1px solid black;
    margin: 100px auto;
    perspective: 500px;
    perspective-origin: 10px 10px; /*增*/
}
.stage .demo {
    width: 200px;
    height: 200px;
    background-color: orangered;
    transform: rotateX(45deg);
}

这就相当于在舞台元素的距离原点（左上）10px，10px的位置往里看，理解这个需要我们一定的空间立体感

注意：景深大小一定要比你的动画元素大（我们不可能看到眼睛后面的东西）

景深的另一种用法，是应用在动画元素（不是舞台元素）变形的函数中，和其他变形函数写在一起

.stage .demo {
    ......
    transform: rotateX(45deg) perspective(100px);
}

3D属性transform-style

这个属性指定了子元素如何在空间中展示，只有两个属性值：flat（默认）和preserve-3d，flat 表示所有子元素在2D平面呈现，preserve-3d 表示所有子元素在3D平面呈现，（prederve是保护、维持的意思，preserve-3d就是保持三维空间的意思），当然如果我们想要3D的效果，就要使用 transform-style: preserve-3d;

这个属性只是针对设置属性元素的子元素如何展示，而对子元素的子元素无效，而且对于设置了 overflow: hidden; 的元素，设置3D效果会失效，道理很简单，跳出了父元素平面的子元素无法显示了，结果自然还是2D效果，应用于这个属性的元素我们称作“容器”，这个属性我们下面通过一个例子再来体会

背面可见属性backface-visibility

通过这个元素我们可以指定当元素背对我们时是否可见，只有两个属性值visibility（默认）和hidden，如果我们希望元素背对我们不可见，就这样设置

.demo {
    ...
    backface-visibility: hidden;
}

下面我通过一个例子来把上面讲到的属性全部实践一下

示例：旋转的三维立方体

<div class="stage">  <!--舞台元素，视角所在-->
    <ul class="three-d-box">   <!--动画容器，通过它来控制整个立方体-->
        <li>:capricorn:</li>  <!--动画元素，立方体的六个面-->
        <li>:virgo:</li>
        <li>:leo:</li>
        <li>:cancer:</li>
        <li>:libra:</li>
        <li>:pisces:</li>
    </ul>
</div>

ul {  /*调整ul标签的样式，取消内边距、外边距，和“点”样式*/
    padding: 0;
    margin: 0;
    list-style-type: none;
}
.stage {  /*设置舞台元素在屏幕居中，设置合适的景深大小*/
    position: relative;
    width: 800px;
    height: 800px;
    margin: 100px auto;
    perspective: 800px;
}
@keyframes move { /*设置动画关键帧*/
    0% {
        transform: rotateX(0deg);
    }
    25% {
        transform: rotateX(180deg);
    }
    50% {
        transform: rotateX(360deg) rotateY(0deg);
    }
    75% {
        transform: rotateX(360deg) rotateY(180deg);
    }       
    100% {
        transform: rotateX(360deg) rotateY(360deg);
    }
}
.stage .three-d-box {  /*动画容器居中在舞台元素中间*/
    width: 200px;
    height: 200px;
    position: absolute;
    left: 50%;
    top: 50%;
    margin: -100px 0 0 -100px;
    transform-style: preserve-3d; /*设置3D属性让子元素三维空间呈现*/
    animation: move 3s linear infinite; /*设置动画*/

}
.stage .three-d-box>li { /*设置动画子元素公共属性*/
    position: absolute;
    width: 200px;
    height: 200px;
    left: 0;
    top: 0;
    font-size: 50px;
    line-height: 200px;
    text-align: center;
    opacity: 0.5;
}
/*为了保证我们对立方体位置的控制，我们需要让动画容器在立方体的中间位置*/
.stage .three-d-box>li:nth-child(1) {
    background-color: red;
    transform: translateZ(-100px);
}
.stage .three-d-box>li:nth-child(2) {
    background-color: greenyellow;
    transform: translateZ(100px);
}
.stage .three-d-box>li:nth-child(3) {
    background-color: cornflowerblue;
    transform: rotateX(90deg) translateZ(100px);
}
.stage .three-d-box>li:nth-child(4) {
    background-color: orangered;
    transform: rotateX(-90deg) translateZ(100px);
}
.stage .three-d-box>li:nth-child(5) {
    background-color: deeppink;
    transform: rotateY(90deg) translateZ(100px);
}
.stage .three-d-box>li:nth-child(6) {
    background-color: lightcoral;
    transform: rotateY(-90deg) translateZ(100px);
}

大功告成

这样我们就会得到如下酷炫的三维立方体

注意在3D变换transform中，旋转与位移函数的顺序不同，元素展现的位置是不同的，这是因为元素的坐标轴是随着我们变换而变化的。

上面的代码如果有不明白的地方，可以拷贝到浏览器进行调试，整体的思路就是

1. 设置舞台元素（perspective：xxxpx）
2. 设置动画容器（transform-style：preserve-3d）
3. 通过旋转、位移调整动画子元素的位置
4. 对动画容器应用动画效果

最后我们通过这个正方体来加深三维变换相关属性的理解

backface-visibility

添加样式前的正方体

现在我们来添加样式

.stage .three-d-box>li {
    ......
    backface-visibility: hidden;
}

大家来找茬，可以看到背对我们的元素全部看不见了，这就是 backface-visibility: hidden; 的作用