Android Camera 3D效果

2021-09-26 09:31:59

版本：1.0

日期：2014.4.14

一、概念

在Android中要想实现3D效果，第一个想到的应该就是OpenGL ES，因为在很多基础教材中几乎都提到了它。但是其使用起来还是稍微麻烦一些，而且它也主要用在游戏方面，那在应用方面有没有更好的选择呢？答案是肯定的，使用Camera类就可以完成3D效果。它有旋转、平移的一系列方法，实际上都是在改变一个Matrix对象，一系列操作完毕之后，我们得到这个Matrix，然后画我们的物体，就可以了。实际上内部机制还是opengl，不过大大简化了使用。

这么说可能有些朋友会有疑问，Camera不是相机方面的么，其实看完下面的图片就明白了。

不错，Camera在hardware包里面是负责相机方面的；在graphics包里面是图形方面的，不要混淆了。因此接下来主要说一下后者的一些用法，Camera用来计算3D转换、生成矩阵，然后应用在画布上。它的构造方法只有一个不带参数的Camera()，用于实例化一个带有空的转换的Camera。

Camera的坐标系是左手坐标系。如下图所示：

可以想象一下你Android设备平整的放在桌面上，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。下面是一些细节：

1、camera位于坐标点（0,0），也就是视图的左上角；

2、camera.translate(10,20,30)的意思是把观察物体右移10，上移20，向前移30（即让物体远离camera，这样物体将会变小）；

3、camera.rotateX(45)的意思是绕X轴顺时针旋转45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45度就是指物体上半部分向里翻转，下半部分向外翻转；

4、camera.rotateY(45)的意思是绕Y轴顺时针旋转45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45度就是指物体左半部分向外翻转，右半部分向里翻转；

5、camera.rotateZ(45)的意思是绕Z轴逆时针旋转45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45度就是物体上半部分向左翻转，下半部分向右翻转。

它的方法比较少，而且也都比较容易理解，但是都比较常用：

接下来说一下各个方法的用法：

。

1、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去，注意是由画布来设置矩阵的。

2、rotateX(float degree)

绕着x轴旋转degree个度数

3、rotateY(float degree)

绕着y轴旋转degree个度数

4、rotateZ(float degree)

绕着z轴旋转degree个度数

5、translate(float x,float y,float z)

在x、y、z坐标轴上执行变换操作

6、save()和restore()

保存原状态，操作完之后，恢复到原状态

除此之外，还要有一个类来配合Camera来使用，那就是Matrix。Matrix用于处理三维的矩阵坐标变换,也常用于图片的处理。Matrix提供了translate(平移)、rotate(旋转)、scale(缩放)、skew(倾斜)四种操作，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图片的效果。Matrix的每种操作都有set、pre、post三种操作，set是清空队列再添加，pre是在队列最前面插入，post是在队列最后面插入。除了translate，其他三种操作都可以指定中心点。

二、实例

1、翻转

比如要实现一个图片翻转的效果，可以这样来写：

import android.graphics.Camera;
import android.graphics.Matrix;
import android.view.animation.Animation;
import android.view.animation.Transformation;

public class Rotate3DAnimation extends Animation {
     // 3d rotate
     private float mFromDegrees;
     private float mToDegrees;
     private float mCenterX;
     private float mCenterY;
    
     private Camera mCamera;
    
    public Rotate3DAnimation(float fromDegrees, float toDegrees)
    {
         mFromDegrees = fromDegrees;
         mToDegrees = toDegrees;
    }

     @Override
     public void initialize(int width, int height, int parentWidth,
               int parentHeight)
     {
          super.initialize(width, height, parentWidth, parentHeight);
          mCenterX = width / 2;
          mCenterY = height / 2;
          mCamera = new Camera();
     }

     @Override
     protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t)
     {
         
          final float fromDegrees = mFromDegrees;
          float degrees = fromDegrees + (mToDegrees - mFromDegrees) * interpolatedTime;
         
          final Matrix matrix = t.getMatrix();
         
          mCamera.save();
         
          mCamera.rotateY(degrees);
          mCamera.getMatrix(matrix);
          mCamera.restore();
          //
          matrix.preTranslate(-mCenterX, -mCenterY);
          matrix.postTranslate(mCenterX, mCenterY);
     }
}

看代码，首先重载了initialize()方法，在里面初始化中间坐标mCenterX、mCenterY 以及实例化Camera对象，initialize()是一个回调函数告诉Animation目标View的大小参数，在这里可以初始化一些相关的参数，例如设置动画持续时间、设置Interpolator、设置动画的参考点等。applyTransformation (float interpolatedTime, Transformation t)函数来实现自定义动画效果，在绘制动画的过程中会反复的调用applyTransformation 函数。通过参数Transformation 来获取变换的矩阵（matrix），final Matrix matrix = t.getMatrix()，通过改变矩阵就可以实现各种复杂的效果。Camera类是用来实现绕Y轴旋转后透视投影的，首先通过t.getMatrix()取得当前的矩阵，然后camera.rotateY对矩阵进行旋转。preTranslate函数是在旋转前移动而postTranslate是在旋转完成后移动，主要作用是让对象围绕自己的中心二旋转。

三、总结

可以看到，要想实现3D效果，还要借助Animation类的配合，因为这个类正是动画类，提供了对象变换的平台。在Android apidemo中也有一个3D效果的程序，类名叫Rotate3dAnimation ，上面的代码真是这个Rotate3dAnimation的简化版本。本文介绍的3D效果，只是翻转的效果，其实还有很多其他方面的，比如折叠等。以后会继续介绍，谢谢关注。

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