VR/AR/TANGO/MR 预备技能，Android中利用Camera与Matrix实现3D效果详解

[入云龙史进]

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本文行文目录：
一、Camera与Matrix初步认识
二、Camera与Matrix旋转效果拆分介绍
三、Camera与Matrix实现立体3D切换效果


原文 http://52debug.net/
【csdn地址：http://blog.csdn.net/zhangke3016/article/details/593776】
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一、Camera与Matrix初步认识

android中一共有两个Camera,分别为:


android.graphics.Camera
android.hardware.Camera

今天我们要说的是第一个Camera,第二个主要应用在相机开发中。
首先看下这个类的官方介绍：


A camera instance can be used to compute 3D transformations and generate a matrix that can be applied, for instance, on a Canvas.
一个照相机实例可以被用于计算3D变换，生成一个可以被使用的Matrix矩阵，一个实例，用在画布上。

Camera内部机制实际上还是opengl，不过大大简化了使用。有了感性的认识之后，我们再来看下它的常用API定义：


Camera() 创建一个没有任何转换效果的新的Camera实例
applyToCanvas(Canvas canvas) 根据当前的变换计算出相应的矩阵，然后应用到制定的画布上
getLocationX() 获取Camera的x坐标
getLocationY() 获取Camera的y坐标
getLocationZ() 获取Camera的z坐标
getMatrix(Matrix matrix) 获取转换效果后的Matrix对象
restore() 恢复保存的状态
rotate(float x, float y, float z) 沿X、Y、Z坐标进行旋转
rotateX(float deg)
rotateY(float deg)
rotateZ(float deg)
save() 保存状态
setLocation(float x, float y, float z)
translate(float x, float y, float z)沿X、Y、Z轴进行平移

不得不说下Matrix，它是Android提供的一个矩阵工具类，是一个3×3的矩阵，一般要实现2D的旋转(绕z轴旋转)、缩放、平移、倾斜用这个作用于画布，这四种操作的内部实现过程都是通过matrix.setValues(…)来设置矩阵的值来达到变换的效果。


setTranslate(float dx,float dy)：控制Matrix进行平移
setSkew(float kx,float ky,float px,float py)：控制Matrix以px,py为轴心进行倾斜，kx,ky为X,Y方向上的倾斜距离
setRotate(float degress)：控制Matrix进行旋转，degress控制旋转的角度
setRorate(float degress,float px,float py)：设置以px,py为轴心进行旋转，degress控制旋转角度
setScale(float sx,float sy)：设置Matrix进行缩放，sx,sy控制X,Y方向上的缩放比例
setScale(float sx,float sy,float px,float py)：设置Matrix以px,py为轴心进行缩放，sx,sy控制X,Y方向上的缩放比例

API提供了set、post和pre三种操作，下面这个重点看下,之后效果会用到


post是后乘，当前的矩阵乘以参数给出的矩阵。可以连续多次使用post，来完成所需的整个变换。
pre是前乘，参数给出的矩阵乘以当前的矩阵。所以操作是在当前矩阵的最前面发生的。

好了，上面基本方法先简单了解下，现在让我们看看能做出什么效果，之后回头再重新看看会有更深的理解。

二、Camera与Matrix旋转效果拆分介绍

Camera坐标系研究
Camera的坐标系是左手坐标系。当手机平整的放在桌面上，X轴是手机的水平方向，Y轴是手机的竖直方向，Z轴是垂直于手机向里的那个方向。

左手坐标系

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、Camera与Matrix旋转效果拆分介绍 Camera坐标系研究 Camera的坐标系是左手坐标系。当手机平整的放在桌面上，X轴是手机的水平方向，Y轴是手机的竖直方向，Z轴是垂直于手机向里的那个方向。 左手坐标系 camera位于坐标点（0,0），也就是视图的左上角； camera.translate(10,50,-180)的意思是把观察物体右移(+x)10，上移(+z)50，向-z轴移180（即让物体接近camera，这样物体将会变大）； 原图： public class CameraTestView extends View{ private Camera camera; private Matrix matrix; private Paint paint; public CameraTestView(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); camera = new Camera(); matrix = new Matrix(); setBackgroundColor(Color.parseColor("#3f51b5")); paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG); paint.setStyle(Style.FILL); paint.setColor(Color.parseColor("#ff4081")); } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { canvas.drawCircle(60, 60, 60, paint); } } <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:paddingBottom="16dp" android:paddingLeft="16dp" android:paddingRight="16dp" android:paddingTop="16dp" tools:context=".MainActivity" > <com.example.matrixcamera.CameraTestView android:layout_width="200dp" android:layout_height="200dp" /> </RelativeLayout> 原图 @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { matrix.reset(); camera.save(); camera.translate(10, 50, -180); camera.getMatrix(matrix); camera.restore(); canvas.concat(matrix); canvas.drawCircle(60, 60, 60, paint); } translate(10, 50, -180) camera.rotateX(60)的意思是绕X轴顺时针旋转60度。举例来说，如果物体中间线和X轴重合的话，绕X轴顺时针旋转60度就是指物体上半部分向里翻转，下半部分向外翻转； @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { Options option = new Options(); option.inJustDecodeBounds = true; BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.aa,option); option.inSampleSize = calculateInSampleSize(option, getWidth()/2, getHeight()/2); option.inJustDecodeBounds = false; canvas.drawBitmap(BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.aa,option), matrix, paint); } private int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) { final int height = options.outHeight; final int width = options.outWidth; int inSampleSize = 1; if (height > reqHeight || width > reqWidth) { final int halfHeight = height / 2; final int halfWidth = width / 2; while ((halfHeight / inSampleSize) > reqHeight && (halfWidth / inSampleSize) > reqWidth) { inSampleSize *= 2; } } return inSampleSize; } 未旋转图片 @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { matrix.reset(); camera.save(); camera.rotateX(60); camera.getMatrix(matrix); camera.restore(); matrix.preTranslate(-getWidth()/2, -getHeight()/2); matrix.postTranslate(getWidth()/2, getHeight()/2); Options option = new Options(); option.inJustDecodeBounds = true; BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.aa,option); option.inSampleSize = calculateInSampleSize(option, getWidth()/2, getHeight()/2); option.inJustDecodeBounds = false; canvas.drawBitmap(BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.aa,option), matrix, paint); } 绕X轴顺时针旋转60度 camera.rotateY(60)的意思是绕Y轴顺时针旋转60度。举例来说，如果物体中间线和Y轴重合的话，绕Y轴顺时针旋转60度就是指物体左半部分向外翻转，右半部分向里翻转； @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { ... camera.rotateY(60); ... } 绕Y轴顺时针旋转60度 camera.rotateZ(60)的意思是绕Z轴逆时针旋转60度。举例来说，如果物体中间线和Z轴重合的话，绕Z轴顺时针旋转60度就是物体上半部分向左翻转，下半部分向右翻转。 @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { ... camera.rotateZ(60); ... } 绕Z轴逆时针旋转60度 注意：下面两行代码的意思是先将旋转中心移动到（0,0）点，因为Matrix总是用0,0点作为旋转点，旋转之后将视图放回原来的位置。 matrix.preTranslate(-getWidth()/2, -getHeight()/2); matrix.postTranslate(getWidth()/2, getHeight()/2); API DEMOS中的例子，大家可以看下效果加深理解： /** * An animation that rotates the view on the Y axis between two specified angles. * This animation also adds a translation on the Z axis (depth) to improve the effect. */ public class Rotate3dAnimation extends Animation { private final float mFromDegrees; private final float mToDegrees; private final float mCenterX; private final float mCenterY; private final float mDepthZ; private final boolean mReverse; private Camera mCamera; /** * Creates a new 3D rotation on the Y axis. The rotation is defined by its * start angle and its end angle. Both angles are in degrees. The rotation * is performed around a center point on the 2D space, definied by a pair * of X and Y coordinates, called centerX and centerY. When the animation * starts, a translation on the Z axis (depth) is performed. The length * of the translation can be specified, as well as whether the translation * should be reversed in time. * * @param fromDegrees the start angle of the 3D rotation * @param toDegrees the end angle of the 3D rotation * @param centerX the X center of the 3D rotation * @param centerY the Y center of the 3D rotation * @param reverse true if the translation should be reversed, false otherwise */ public Rotate3dAnimation(float fromDegrees, float toDegrees, float centerX, float centerY, float depthZ, boolean reverse) { mFromDegrees = fromDegrees; mToDegrees = toDegrees; mCenterX = centerX; mCenterY = centerY; mDepthZ = depthZ; mReverse = reverse; } @Override public void initialize(int width, int height, int parentWidth, int parentHeight) { super.initialize(width, height, parentWidth, parentHeight); mCamera = new Camera(); } @Override protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { final float fromDegrees = mFromDegrees; float degrees = fromDegrees + ((mToDegrees - fromDegrees) * interpolatedTime); final float centerX = mCenterX; final float centerY = mCenterY; final Camera camera = mCamera; final Matrix matrix = t.getMatrix(); camera.save(); if (mReverse) { camera.translate(0.0f, 0.0f, mDepthZ * interpolatedTime); } else { camera.translate(0.0f, 0.0f, mDepthZ * (1.0f - interpolatedTime)); } camera.rotateY(degrees); camera.getMatrix(matrix); camera.restore(); matrix.preTranslate(-centerX, -centerY); matrix.postTranslate(centerX, centerY); } }

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超过10000万了，发不了：）