JavaScript 图片3D展示空间（3DRoom）

一般的平面效果，通过改变水平和垂直坐标就能实现，再加上深度，就能在视觉上的产生3D（三维）的效果。 
程序就是模拟这样一个三维空间，里面的图片会根据三维坐标显示在这个空间。 
很久以前就看过一个3DRoom 效果，是用复杂的计算实现的。 
在上一篇图片变换 研究过css3的transform之后，就想到一个更简单的方法来实现。 





在线效果预览 

程序说明 

【实现原理】 

3D效果的关键，是深度的实现。 
把3D容器看成一个由多个不同深度的层组成的空间，这些层的尺寸默认跟容器一样。 
层里面放了该深度的图片，并且各个层会根据深度的变化做缩放变换，从视觉上产生深度差。 
缩放变换的比例按照最近点为1，最远点为0，逐渐变化。 
关键的地方是层里面图片的尺寸和坐标必须跟着层同时变换，这个通过css3的transform很简单就能实现。 
这样图片只需设置好尺寸再相对层定好位就行了，避免了随深度变化要不断调整图片尺寸和定位的麻烦。 


【图片加载】 

在程序初始化之后，就可以调用add方法来添加图片。 
add方法有两个参数：图片地址和参数对象，还会返回一个图片操作对象。 
操作对象包含以下属性和方法，方便对图片进行操作： 
img: 图片元素 
src: 图片地址 
options: 参数对象 
show: 显示图片方法 
remove: 移除图片方法 
其中options可以设置如下属性： 
属性:    默认值//说明 
x: 0,//水平位移 
y: 0,//垂直位移 
z: 0,//深度 
width: 0,//宽度 
height: 0,//高度 
scaleW: 1,//宽度缩放比例 
scaleH: 1//高度缩放比例 
其中x、y分别是水平和垂直坐标的位移参数，坐标原点在容器底部中间，水平坐标向右，纵坐标向上，单位是px。 
而z是深度，用于比例的计算，方向由近点到原点。 
坐标系如下图： 


图片加载成功后，就会执行_load图片加载程序。 
首先根据参数设置图片样式：

img.style.cssText = "position:absolute;border:0;padding:0;margin:0;-ms-interpolation-mode:nearest-neighbor;"       + "z-index:" + (99999 - z) + ";width:" + width + "px;height:" + height + "px;"       + "left:" + (((clientWidth - width) / 2 + opt.x) / clientWidth * 100).toFixed(5) + "%;"       + "top:" + ((clientHeight - height - opt.y) / clientHeight * 100).toFixed(5) + "%;";  
img.style.cssText = "position:absolute;border:0;padding:0;margin:0;-ms-interpolation-mode:nearest-neighbor;"       + "z-index:" + (99999 - z) + ";width:" + width + "px;height:" + height + "px;"       + "left:" + (((clientWidth - width) / 2 + opt.x) / clientWidth * 100).toFixed(5) + "%;"       + "top:" + ((clientHeight - height - opt.y) / clientHeight * 100).toFixed(5) + "%;";  

绝对定位是必须的，宽度和高度根据参数设置就行。 
left和top根据坐标参数计算，这里需要用百分比的形式表示，后面再详细说明。 
还要给图片增加一个_z属性记录深度，方便调用。 
最后插入对应z的层，并重新显示该层。 


【层变换】 

图片加载后，会用_insertLayer程序把图片插入到对应的层中。 
_insertLayer有两个参数：图片元素和z深度。 
程序用_layers对象，以z为关键字记录对应的层元素。 
如果在该深度还没有创建层，会自动创建一个：

layer = document.createElement("div");   layer.style.cssText = "position:absolute;border:0;padding:0;margin:0;left:0;top:0;visibility:hidden;background:transparent;width:" + this._clientWidth + "px;height:" + this._clientHeight + "px;";  
layer = document.createElement("div");   layer.style.cssText = "position:absolute;border:0;padding:0;margin:0;left:0;top:0;visibility:hidden;background:transparent;width:" + this._clientWidth + "px;height:" + this._clientHeight + "px;";  

层的坐标和尺寸要跟容器一致，因为插入图片的坐标是相对容器来定义的，这样使用起来比较方便。 
还会添加一个_count属性，记录层包含的图片数，最后插入到容器并记录到_layers对象中。 
获取层对象后，就把图片插入层中，并把_count计数加1。 

接着就可以通过_showLayer程序根据深度显示对应的层。 
程序包含三个坐标属性：_x、_y、_z，表示容器的三维坐标的偏移量。 
首先通过_getScale获取比例方法得到z深度的缩放比例scale。 
比例大于1，说明图片在视觉深度的后面，理论上应该看不到，所以隐藏；小于0，就是小到看不到了也隐藏。 

而_x和_y偏移量也需要根据深度来重新计算，程序有两种偏移方式：远点固定和近点固定。 
远点固定的意思是平面位移偏移量随着深度逐渐变小，产生以最远点为固定点移动方向的效果，近点固定就刚好相反。 
要实现这个效果，只要位移偏移量也跟着比例变化就行了，即远点固定时偏移量跟比例成正比，远点固定时是反比：

然后把这些参数交给_show程序来处理，并显示效果。 

为了最大限度地利用层元素，程序会在_remove图片移除程序中，把没有图片的层放到_invalid废弃层集合中，在需要插入层时，优先从_invalid中获取。 


【缩放比例】 

上面已经说了，缩放比例应该按照最近点为1，最远点为0，逐渐变化。 
程序默认是通过下面的公式计算：

但用这个公式实现3DRoom效果的时候，会发现比例变化太急速，并不像这个3DRoom 那样平稳。 

研究代码后发现，原来它用的公式是这样的：

那按照这个公式，深度为0时比例为1，深度为常量时比例为0.5，深度为无穷大时比例为0。 

变化效果可以参考这里的公式演示程序 。 
可以看出，缩放比例在默认公式是均匀变化的，而3DRoom公式是先快后慢，而且是逐渐变慢，所以有那种平稳的感觉。 
那按照实际，还可以自己设计适合的公式，只要符合从1到0变化就行。 


【css3模式】 

程序中有三种缩放变换方式：css3、zoom和base，模式的程序结构跟上一篇图片变换 类似。 
缩放变换的目的是根据传递过来的比例和位置偏移量，把缩放效果显示出来，实现最终的3D效果。 

css3模式使用的是css3的transform，在上一篇已经介绍过用transform的matrix做缩放和旋转，这次还需要后面两个参数做位置变换。 
后面两个参数要注意单位的设置，在MDC的-moz-transform 有说明： 
Gecko (Firefox) accepts a length value for tx and ty. 
Safari (WebKit) and Opera currently support a unitless number for tx and ty. 
意思是位移参数tx和ty，在Firefox需要带单位，而WebKit和Opera只需要数字（不带单位，默认px）。 
程序会根据浏览器设置单位。 

使用css3模式，还可以通过修改_r弧度属性进行旋转。 
最后设置matrix实现变换：

layer.style[ css3Transform ] = "matrix("       + ( Cos * scale).toFixed(5) + "," + (Sin * scale).toFixed(5) + ","       + (-Sin * scale).toFixed(5) + "," + (Cos * scale).toFixed(5) + ", "       + Math.round(x) + unit + ", " + Math.round(y) + unit + ")";  
layer.style[ css3Transform ] = "matrix("       + ( Cos * scale).toFixed(5) + "," + (Sin * scale).toFixed(5) + ","       + (-Sin * scale).toFixed(5) + "," + (Cos * scale).toFixed(5) + ", "       + Math.round(x) + unit + ", " + Math.round(y) + unit + ")";  

这里还要注意一个问题，计算得到的比例可能是一个很长的小数，在拼字符时会出问题。 
例如执行：alert(0.0000001)，会得到“1e-7”，js会用这个结果来拼字符，得到错误的结果。 
所以在做数字和字符的拼接时，能用整数的应该先转成整数，小数的话也要用toFixed转换一下。 


【zoom模式】 

ie还不支持transform，但有一个zoom样式能实现类似的效果。 
由于zoom后，尺寸会发生变化，所以需要修正left和top移动到正确的位置。 

除了ie，webkit(chrome/safari)也支持zoom，不过ie6/7、ie8和webkit的实现并不完全相同。 
测试以下代码：

style    .inner{ width:100px; height:100px; position:absolute; background:#0CF; zoom:0.5; top:50px; left:50px;}   .inner div{ width:50px; height:50px;position:absolute; left:25px;background:#CCC;}   /style    div     div  id="t" div test /div /div    /div   

在ie6/7实现了想要的效果，但在webkit显示的位置错了。 
原因是使用zoom后，元素的left和top也会随着缩放，那只要按比例重新计算就行。 
像上面的例子，只要把left和top改成50/0.5，即100就正确了。 

ie8就更麻烦，里面的内容是按zoom缩放了，但left和top还是原来的大小。 
被这个问题困扰了很久，最后发现通过用百分比定位就可以解决，在图片加载时left和top要用百分比就是这个原因。 
例如在例子中，修正left和top，并把最里面的div的left改成25%就可以了。 
在ie8还看到一个问题，在zoom后，内容是缩小了，容器和内部元素的尺寸却没有变化，还好这不会影响到图片的显示，定位也要用left和top，免得麻烦。 
还有，如果zoom的元素的尺寸用百分比设置，那元素的尺寸就不会根据zoom缩放了。 

在计算时还要注意一个问题，上面提到在webkit和ie8，left和top都需要除以scale来修正，当scale接近0到一定程度，结果会变成Infinity(无穷大)。 
用Infinity进行运算会出错，需要修正这个问题：

left = Math.min(MAX, Math.max( -MAX, left )) | 0;   top = Math.min(MAX, Math.max( -MAX, top )) | 0;  

其中MAX是Number.MAX_VALUE(js能表达的最大数)。 


【base模式】 

还有兼容全部浏览器的base模式，用的是传统的方法，即根据缩放比例，计算并设置每个图片的尺寸和位置。 
每次显示时，历遍层里面的图片，再逐个计算设置。 
计算需要图片的原始位置和尺寸，在第一次计算时会把数据保存在_original属性中：

var original = img._original = img._original || {       width: img.offsetWidth, height: img.offsetHeight,       left: img.offsetLeft,   top: img.offsetTop  

尺寸只要根据比例缩放就行，位置除了计算相对层的缩放还要加上相对容器的位移，这个跟zoom模式的计算是一样的。 
理解了层变换的方式后，再理解这个就不难了。 


【zIndex】 

深度除了要缩放和定位，还需要合理的前后遮盖。 
前后遮盖需要用zIndex 来实现，可以在图片或层上设置。 

首先最简单的方法是在层上设置：

div,img{width:200px;height:200px;position:absolute;left:0;top:0;}   img{width:150px;height:150px;}   /style    div          img  alt="300"  span >"alert(300)"    /div    div          img  alt="100"  span >"alert(100)"    /div   
div,img{width:200px;height:200px;position:absolute;left:0;top:0;}   img{width:150px;height:150px;}   /style    div          img  alt="300"  span >"alert(300)"    /div    div          img  alt="100"  span >"alert(100)"    /div   

实现一般的3D效果可以这样设置。 
但点击测试，在ff和webkit前面的能触发后面的不能触发，而ie和opera就前后都可以触发。 
ps：如果img换成div，那么ie和opera后面的元素也不能触发，原因还不清楚。 
这样要想像3DRoom那样触发图片事件的话就不能在层设置zIndex。 

还可以在图片上设置：

div,img{width:200px;height:200px;position:absolute;left:0;top:0;}   img{width:150px;height:150px;}   /style    div         img  alt="300"  span >"alert(300)"    /div    div         img  alt="100"  span >"alert(100)"    /div   
div,img{width:200px;height:200px;position:absolute;left:0;top:0;}   img{width:150px;height:150px;}   /style    div         img  alt="300"  span >"alert(300)"    /div    div         img  alt="100"  span >"alert(100)"    /div   

这样图片在所有浏览器都能正常触发，但在ie6/7层叠的效果失效了,看来在ie6/7只能在层用zIndex。 
还有一个问题，如果给div加上变换效果：

在css3模式肯定要在层设置zIndex，但图片也不能触发事件。 
在zoom和base模式，应该在图片设置zIndex，但在ie6/7就要在层设置。 
这样至少在base模式层叠和图片触发事件都是正常的。 


【msInterpolationMode】 

开始做的时候，效果在ie8下会很卡，但这个3DRoom 却不会卡，最后发现是使用了-ms-interpolation-mode。 
这个东西在aoao 的文章中看过，但没想到可以用在这里。 

在MSDN有msInterpolationMode 的介绍： 
Gets or sets the interpolation (resampling) method used to stretch images. 
即获取或设置用于拉伸图像的插值（重采样）方法。 
它有两个值： 
nearest-neighbor：使用近邻插值模式。 
bicubic：使用高品质的双三次插值模式。 
这些名词比较专业，我们只要知道使用nearest-neighbor效率高但效果差，而bicubic效果好效率低就够了。 
程序把它设为nearest-neighbor提高效率，这样在ie8中也不会卡了。 


【拖动方向变换/滚轮深度变换】 

程序扩展了拖动视觉变换和滚轮深度变换。 
拖动和滚动的做法跟上一个的做法差不多，这里拖动是实现方向的变换，滚轮是实现深度的变换。 
移动是通过修改_x和_y属性来实现，缩放是通过修改_z来实现。 
修改属性之后再调用show方法显示效果。 


使用技巧 

【3DRoom】 

在3DRoom效果中，因为要实现图片的触发事件，所以不能用css3模式，原因是上面提到的层叠问题。 
上面也提到在ie8被zoom的元素尺寸不会改变，导致触发范围错误，所以也不用zoom模式。 
使用base模式就不会有问题了。 

在点击图片时，视觉会移动到图片上面，这个通过点击图片后根据本身的三维参数修改_x/_y/_z来实现：

图片在mouseover时会显示一个边框，为了让图片加边框后不发生位移，加了一个"-1px"的margin，mouseout时再去掉。 
这里3DRoom跟参考的效果还是有差距，本文主要还是对3D效果的实现和研究。 

【模式选择】 

css3模式稳定，大部分浏览器都支持，除了ie。 
zoom模式兼容性不好，但ie支持。 
base最慢，但兼容性好，而且没有bug。 
一般情况下应优先使用css3模式，然后是zoom，最后base，但像3DRoom那样的情况就要按实际选择了。 
设计的时候，ie是打算用Matrix滤镜的，但开发中发现一些问题，效率又太低，就不考虑了。 


使用说明 

实例化时，必须有容器作为参数：

fixedFar: false,//是否远点固定 
getScale: function(z){ return 1 - z / 1000; },//获取比例方法 
onError: function(err){}//出错时执行 

add方法的可选参数在图片加载中已经说明。 

还提供了以下方法： 
add：添加图片； 
show：显示效果； 
reset：重置默认状态； 
dispose：销毁程序。 

加入拖动方向变换或滚轮深度变换扩展后，可通过设置相关参数定义变换范围。