3D 穿梭效果?使用 UWP 也能搞定

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昨天 ChokCoco 大佬搞了个 3D 穿梭效果出来,具体可见这里:

3D 穿梭效果?使用 CSS 轻松搞定

这个效果太神奇了,他还问我能不能用 WPF 搞出来,因为我完全没用过 WPF 的 3D,我第一反应是“这太难为我了”。

晚上回家吃饭溜娃打打帝国时代 4,突然想起我很久没有宠幸 UWP 了。一股“吾有上将 UWP,可搞定 3D 穿梭效果”的豪气油然而生。

于是就把这动画效果造出来了。

总的来说,实现 3D 穿梭的原理是靠改变 CSS 中的 perspective 产生透视效果。perspective指定了观察者与 z=0 平面的距离,使具有三维位置变换的元素产生透视效果。它的值越小,视角越深。

perspective 的具体用法可见此文档:

perspective - CSS(层叠样式表) _ MDN

与之对应,UWP 中提供了 PerspectiveTransform3D 类,它的 Depth 属性 也有类似的效果,当 Depth 越小,视觉越深,与平面相交的对象就越变形:

了解原理后马上开工。首先在 Xaml 中将 Grid 的大小写死为 300,然后将 PerspectiveTransform3D 的 Depth 设得很小:

<Grid Height="300" Width="300">
    <Grid.Transform3D>
        <media3D:PerspectiveTransform3D Depth="2" />
    </Grid.Transform3D>

然后从 ChokCoco 大佬那里搞到张星空图片,放在 Grid 里:

然后将 CompositeTransform3D 的 RotationY 设为 -90,这时候图片就扭曲起来了:

<media3D:CompositeTransform3D RotationY="-90" />

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然后再设置 TranslateZ="100",让图片向外拉伸:

<media3D:CompositeTransform3D RotationY="-90" TranslateZ="100" />

搞定了一个方向后,所有方向都大致这样操作,只是改变 Rotation 和 Translate 还有中心点,就完成了一张静态的 3D 穿梭图:

<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformLeft" x:Key="TransformLeft" RotationY="-90" TranslateZ="100" />
<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformUp" x:Key="TransformUp" RotationX="90" TranslateZ="50" />
<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformRight" x:Key="TransformRight" RotationY="90" CenterX="300" TranslateZ="50"/>
<media3D:CompositeTransform3D x:Name="TransformDown" x:Key="TransformDown" RotationX="-90" CenterY="300" TranslateZ="50" />

<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformLeft}" />
<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformUp}" />
<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformRight}" />
<Grid Background="{StaticResource ImageBackground}" Transform3D="{StaticResource TransformDown}" />

下一步就是要让这四张图片动起来。这简单,用最基本的 DoubleAnimation 操作TranslateZ 从 10 变到 200:

<Storyboard x:Name="Move" x:Key="Move" RepeatBehavior="Forever">
    <DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformLeft" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
    <DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformUp" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
    <DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformRight" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
    <DoubleAnimation Storyboard.TargetName="TransformDown" Storyboard.TargetProperty="TranslateZ" From="10" To="200" Duration="0:0:8"/>
</Storyboard>

这时候基本的动画就已经实现了,但是没办法做到首尾相连,所以先把之前的成果封装成一个控件:

然后给它加上透明度变化的动画:

<Storyboard x:Name="Fade" RepeatBehavior="Forever">
    <DoubleAnimationUsingKeyFrames  Storyboard.TargetName="Root" Storyboard.TargetProperty="Opacity" Duration="0:0:8"  >
        <LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:0" Value="0"/>
        <LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:2" Value="1"/>
        <LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:4.8" Value="1"/>
        <LinearDoubleKeyFrame KeyTime="0:0:8" Value="0"/>
    </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
</Storyboard>

通过叠加两个 GalaxyShuttleControl ,并且控制它们动画开始的时间,互相掩盖开头和结尾动画衔接不上的问题:

public TimeSpan Delay { get; set; }

private async void GalaxyShettleControl_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    await Task.Delay(Delay);
    Move.Begin();
    Fade.Begin();
}
<galaxyshuttles:GalaxyShuttleControl Delay="0:0:4" />
<galaxyshuttles:GalaxyShuttleControl/>

这样 3D 穿梭效果就实现了。

最后还差一点,ChokCoco 大佬的动画里加上了 hueRotate ,让颜色一直变化。UWP 里也可以使用 HueRotationEffect 实现这点,不过它的 Angle 的值范围是 0 到 2 * Math.Pi。要实现它的动画可以试试 Windows Community Toolkit 里的 PipelineVisualFactory 和 AnimationSet,这两个工具可以用来处理很复杂的效果和动画,用在这里反而大材小用:

<media:UIElementExtensions.VisualFactory>
    <media:PipelineVisualFactory>
        <media:HueRotationEffect x:Name="HueRotationEffect" IsAnimatable="True"/>
    </media:PipelineVisualFactory>
</media:UIElementExtensions.VisualFactory>
<animations:Explicit.Animations>
    <animations:AnimationSet x:Name="HueAnimation" >
        <animations:AnimationScope>
            <animations:HueRotationEffectAnimation From="0" To="6.28318530718" Target="{Binding ElementName=HueRotationEffect}"  Repeat="Forever" Duration="0:0:28"/>
        </animations:AnimationScope>
    </animations:AnimationSet>
</animations:Explicit.Animations>

最终实现的效果如下:

满足了好奇心后,下一步(自己生成图片)就不玩了。3D 穿梭动画实现起来不算难,最难的部分是 ChokCoco 大佬提供的创意,期待 ChokCoco 大佬下次再有别的动画让我抄来玩。

最后说一句,虽然用 MAIU 或 WinUI3 应该都能搞,而且这两个技术听起来更时髦些,可惜它们还没发布正式版,我还是趁现在多陪陪 UWP 好了。

源码: https://github.com/DinoChan/uwp_design_and_animation_lab

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