怎么实现一个3d翻书效果

本篇主要讨论以下两种翻书动画的实现:

第一种是整页翻转的效果:

这种整页翻转的效果主要是做rotateY的动画,并结合一些CSS的3d属性实现。

第二种折线翻转的效果,如下图所示:

 

主要是通过计算页面翻折过来的位置。

这两种原理上都不是很复杂,需要各个细节配合好,形成一个连贯的翻书动画。

我们先重点说一下第一种翻页效果的实现。

1. 基本布局

这种的实现相对比较简单,我们先把DOM结构准备好,如下代码所示:

一个li.paper就表示一张纸,包含了正反两页,data-left属性表示它是在左边的,而data-right表示是在右侧,通过absolute定位把它们放到相应的位置。所以如果是下一页,应该让data-right做左翻的动画,相反上一页则让data-left做右翻的动画。

.page-1是当前显示在左边的那一页,.page-2表示当前右边的那一页,而.page-1-back和.page-2-back则分别表示在.paeg-1和.page-2后面的那一页。它们置于背后是水平翻转的,这一点应该不难想象,所以需要借助transform: scale水平翻转一下:

并且.page-1的z-index要比在后面的.page-1-back要高:

通过这样排版之后,就得到了以下的布局:

接下来让右边的那一页翻过来。

2. 翻书动画

就是做.paper的rotateY动画,很简单,如下代码所示:

需要设置变换中心为左边中间的位置,效果如下:

我们发现有几个问题,第1个问题是翻过去的后面的那个paper没有显示出来,因为一开始把没显示出来的paper都隐藏了,所以需要把后面那个paper显示出来:

这样翻过来之后就能显示后面的那个paper了,如下图所示:

第二个问题是:为什么.page-2-back没显示出来,仍然显示的是.page-2,猜测是因为.page-2的z-index比较高,把.page-2-back盖住了,所以即使整体rotate属性变了,它也是被盖住的状态。

所以第一个方法可以在翻转一半的时候就把z-index的高低关系互换一下,让page-2-back比page-2更高,但是这个方法不太好控制,因为动画的变化不是linear的,即使是linear的这个方法也不灵活,容易出现闪动的情况。

第二个方法是调整它们俩的translateZ关系,让page-2的translateZ值比page-2-back高1px就可以了,而不是直接设置z-index关系。为了让translateZ能生效,需要设置它们容器的transform-style为preserve-3d,如下代码所示:

这个可以让子元素从扁平空间(flat)变成一个3维空间,translateZ就能发挥作用了,效果如下所示:

这样基本的效果就出来了,但是总感觉哪里不太对,就是这个翻转有点平,没有景深的效果。说到景深会想起另外一个CSS属性transform-perspective,我们不妨给它加一个perspective看看效果如何:

效果如下图所示:

这样看起来感觉就立体多了。perspective可以理解为摄像机的位置,如果值越大摄像机就推得越远。不同值对比如下:

这样翻书的动画基本就完成了,从左向右翻也是同样道理。接下来的问题是怎么形成连续翻书的动画。

3. 连续翻书

可以给动画加一个forwards属性,让动画保持在最后结束的那个状态:

停住之后,上面那些类的关系需要重新更新一下,例如翻过来之后原本的.page-2-back会变成.page-1。

比较科学的方法是使用element.animate做动画,因为它有一个onfinish的回调告诉我们动画结束了,动画由于这个API的兼容性不是很好,要么找个polyfill,要么还是用上面CSS的方法然后借助setTimeout。polyfill的库比较大,这里还是用setTimeout模拟动画结束,使用setTimeout的风险是可能会不太准。

代码逻辑比较简单,就是找到对应的dom结点设置对应的类或者属性,就是代码比较繁琐一点,如下所示:

效果如下图所示:

向左翻页也是类似。

这里有个问题,如果用户点下一页点得很快那应该怎么办?如果他点得很快的话前面的翻页还没有结束,会导致setTimeout里的代码还没有执行,那么整个模型就乱了。有两个解决方法,第一种是在翻页过程中禁掉下一页的操作,但是似乎不太友好,第二种是把翻页的过程当作一个task任务,一旦点了下一页或者上一页,就push一个task进来,每个task按顺序同步执行,如果task数组长度大于1那么就缩短动画的时间,让它翻得快一点。相似的处理我已经在《Vue实现内部组件轮播切换效果》讨论过,这里不再重复。

4. 适配的问题

你可能会担心动画结束后修改了dom结构,导致CSS属性变了会闪一下,例如原本的page-2-back是水平翻转的,但是在JS里面设置了之后它就变成非水平翻转了,虽然展示的效果是一样的,但是会不会闪一下呢?只要改之前和改之后浏览器进行layout计算的结果一模一样它就不会闪的,就像上面的例子,但是一旦位移差了1px,就会有闪动。

在实际的例子,你可能需要中间有1px的书缝的阴影,所以左右页的宽度就不是刚好50%,而是要减去1px,所以如果你的transform-origin还是left center的话翻过去之后就会往右移了1px,当动画结束重置状态,1px的偏移就会被修正,这个时候就会小闪一下。而当你把transform-origin改成-1px center之后,又会导致翻过去之后往左移了1px。所以最好别把中间的阴影单独弄出来,可以改成在每一个page里面用before/after画,每个page还是要占50%,这样就没问题。

另外一个要考虑的问题是,使用了transform: scale + translateZ可能会导致模糊,一个直接的例子可以见这个codepen,就是因为用了translateZ或者will-change: transform等触发了GPU渲染导致模糊了,这个过程可能是浏览器把当前图层截一张图给GPU计算,GPU把这张静态图缩放就会模糊。而当我们把translateZ等有promotion提升作用的属性去掉之后,在缩放的过程会模糊,但是最终状态是清晰的。如下图所示:

在上面的例子里面我们用了transform: scale(-1, 1)做水平翻转,然后还用了translateZ(1px)做上下图层关系。理论上我们使用scale但是并没有放大或者缩小不应该模糊才对,但是在windows上的Chrome可以明显看到模糊了(在mac上的Chrome是不会模糊的),把translateZ去掉就不会模糊了。所以我想到的解法方法是一开始图层不要translateZ(使用z-index),只有开始做动画了才加上translateZ(并去掉z-index),动画结束后再把translateZ去掉。

5. 变成一个插件

当把上面的问题都解决了之后,可以把它变成一个插件,用的人只要引入,然后初始化一下就搞定了,不用关心这些类怎么变之类的问题。

并且,由于一个paper容器有两个page是正反面的关系,一旦中间突然插入了一页就会导致page的正反面关系发生变化,所以这个结构不是很灵活,最好是动态生成,也就是说使用插件的人,把所有的page并列排就好了,然后在插件里面再重新组织下DOM结构,把在正反面的两个page放到一个paper里面。

 

接着讨论下第二种翻书效果的实现。

6. 折线翻书效果的实现

这个有一个现成的插件turn.js,使用起来非常简单,我们简单讨论一下它的内部实现。

这个东西乍看一下,似乎有曲面的效果:

但实际上是没有的,这个曲线效果是它添加的阴影和渐变产生的视觉效果,当我们把background-image的渐变去掉之后对比一下就能看出来了:

没有渐变的伪装之后一下子就平了。它就变成了一个折纸的模型——给定一张纸和一个折过去的点,计算一下折过去的旋转角度和位移。它的源代码是在fold函数里面计算的:

它里面有各种余弦正弦的计算和角度的判断,具体实现还是比较复杂的,没有深入去研究,代码可见turn.js.

还有一个问题是它是怎么实现三角形裁剪展示的效果?它是在上层又盖了一个div:

7. 小结

本文讨论了两种翻书效果的实现,重点讨论了一下比较简单的整体翻页的方式,这种方式主要是做rotateY动画,同时打开perspective让其具有景深效果,并且用preserve-3d结合translateZ制造上下层级关系,这种方式可能会存在闪动和模糊的问题,为了让翻过去不会闪动关键的地方是保证每一个page占宽50%,模糊的问题是因为用了scale加上GPU提升导致的,所以只能通过不写3d属性保证清晰。

第二种的效果模型相对比较复杂,简单分析了一下它的原理和实现方式。主要是计算折纸过来的角度和位移,上层再盖一个div隐藏不露出来的部分。然后再加上阴影和渐变制造一种曲面的效果。这种翻书的效果还是挺好玩的。

 

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