让交互更加生动!有意思的鼠标跟随 3D 旋转动效

简介: 让交互更加生动!有意思的鼠标跟随 3D 旋转动效

今天,群友问了这样一个问题,如下所示的鼠标跟随交互效果,如何实现:


6dbb5b8aa4fa4149b3a61eab60d7f979_tplv-k3u1fbpfcp-watermark.gif


简单分析一下,这个交互效果主要有两个核心:


  1. 借助了 CSS 3D 的能力
  2. 元素的旋转需要和鼠标的移动相结合

本文,就将讲述如何使用纯 CSS 实现类似的交互效果,以及,借助 JavaScript 绑定鼠标事件,快速还原上述效果。


纯 CSS 实现元素的 3D 旋转



如果不借助 JavaScript,仅仅只是 CSS,如何实现类似的 3D 旋转效果呢?

这里会运用到一种名为正反旋转相消或者是正负旋转相消的小技巧。嗯,名字起的很奇怪,好像数学概念一样。


在动画中,旋转是非常常用的属性,


{
  transform: rotate(90deg);
}


如果我们给不同的层级的元素,添加不同方向的旋转,会发生什么呢?


首先假设一下场景,我们有这样的一层 HTML 结构:


<div class="reverseRotate">
    <div class="rotate">
        <div class="content">正负旋转相消3D动画</div>
    </div>
</div>


样式如下:

dee01ded56b74af5ad082ebfa5ac7146_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.png


.content 内是我们的主要内容,好了,现在想象一下,如果父元素 .rotate 进行正向 linear 360° 旋转,最外层的父级元素 .reverseRotate 进行反向 linear 360° 旋转,效果会是啥样?


CSS 代码如下:


.rotate {
    animation: rotate 5s linear infinite;
}
.reverseRotate {
    animation: reverseRotate 5s linear infinite;
}
@keyframes rotate {
    100% {
        transform: rotate(360deg);
    }
}
@keyframes reverseRotate {
    100% {
        transform: rotate(-360deg);
    }
}


我们可以得到这样一种动画(注意,下图是 GIF 不是 PNG):


b837df5a471443c4b06dcd05f50c377b_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.png

神奇!因为一正一反的旋转,且缓动函数一样,所以整个 .content 看上去依然是静止的!注意,这里整个 .content 静止的非常重要。


有读者看到这里就要骂人了,作者你个智障,静止了不就没动画了吗?哪来的动画技巧?

别急!虽然看上去是静止的,但是其实祖先两个元素都是在旋转的!这会看上去风平浪静的效果底下其实是暗流涌动。用开发者工具选取最外层祖先元素是这样的:


ae3b7755831645f39e43b7563829455d_tplv-k3u1fbpfcp-watermark.gif


既然如此,我们继续思考,如果我在其中旋转的一个父元素上,添加一些别的动画会是什么效果?想想就很刺激。


首先,我们先给这几个元素添加 CSS 3D 转换:


div {
    transform-style: preserve-3d;
    perspective: 100px;
}

接着,尝试修改上面的旋转动画,在内层旋转上额外添加一个 rotateX:


@keyframes rotate {
    0% {
        transform: rotateX(0deg) rotateZ(0deg);
    }
    50% {
        transform: rotateX(40deg) rotateZ(180deg);
    }
    100% {
        transform: rotateX(0deg) rotateZ(360deg);
    }
}


效果如下:

e70a4f66c8c74ee1bd7e1e96163aec23_tplv-k3u1fbpfcp-watermark.gif


Wow,这里需要好好理解一下。由于内容 .content 层是静止的但其实外层两个图层都在旋转,通过设置额外的 rotateX(40deg),相当于叠加多了一个动画,由于正反旋转抵消了,所有整个动画只能看到旋转的 rotateX(40deg) 这个动画,产生了上述的效果。


这样,在没有 JavaScript 介入的情况下,我们就模拟了题图所示的 3D 效果。当然,仅仅是这样,与用户的联动是不够的,如果一定要结合鼠标移动,我们就需要 JavaScript 的一些辅助了。


借助 Javascript 实现鼠标跟随 3D 旋转动效



我们的目标是实现这样一个动画效果:

728d218d510b4416b53ecce87b40a896_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.gif

这里,我们其实有两个核心元素:


  1. 鼠标活动区域
  2. 旋转物体本身


鼠标在鼠标活动区域内的移动,会影响旋转物体本身的 3D 旋转,而旋转的方向其实可以被分解为 X 轴方向与 Y 轴方向。


我们来看一下,假设我们的 HTML 结构如下:


<body>
    <div id="element"></div>
</body>


得到这样一个图形:


ab208a10d5f74d9796abc41233d21c02_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.png


这里,body 的范围就是整个鼠标可活动区域,也是我们添加鼠标的 mousemove 事件的宿主 target,而 #element 就是需要跟随鼠标一起转动的旋转物体本身。


因为整个效果是需要基于 CSS 3D 的,我们首先加上简单的 CSS 3D 效果:


body {
    width: 100vw;
    height: 100vh;
    transform-style: preserve-3d;
    perspective: 500px;
}
div {
    width: 200px;
    height: 200px;
    background: #000;
    transform-style: preserve-3d;
}


效果如下:

cfdfeba325834066bb04530e9cfc898f_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.png


没有什么不一样。这是因为还没有添加任何的 3D 变换,我们给元素添加 X、Y 两个方向的 rotate() 试一下(注意,这里默认的旋转圆心即是元素中心):


div {
     transform: rotateX(15deg) rotateY(30deg);
}


效果如下,是有那么点意思了:

10915bfaeb65458ea21906b5aa23684e_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.png


好,接下来,我们的目标就是通过结合 mouseover 事件,让元素动起来。


控制 X 方向的移动


当然,为了更加容易理解,我们把动画拆分为 X、Y 两个方向上的移动。首先看 X 方向上的移动:

af228861ca7848e299b56a3d49cc56d1_tplv-k3u1fbpfcp-watermark.gif


这里,我们需要以元素的中心为界:


  1. 当鼠标在中心右侧连续移动,元素绕 Y 轴移动,并且值从 0 开始,越来越大,范围为(0, +∞)deg
  2. 反之,当鼠标在中心左侧连续移动,元素绕 Y 轴移动,并且值从 0 开始,越来越小,范围为(-∞, 0)deg


这样,我们可以得到这样一个公式:


rotateY = (鼠标 x 坐标 - 元素左上角 x 坐标 - 元素宽度的一半)deg


通过绑定 onmousemove 事件,我们尝试一下:


const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");
mouseOverContainer.onmousemove = function(e) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcY = e.clientX - box.x - (box.width / 2);
  element.style.transform  = "rotateY(" + calcY + "deg) ";
}


效果如下:

ff02a802fe96474b871c3569243170d8_tplv-k3u1fbpfcp-watermark.gif


好吧,旋转的太夸张了,因此,我们需要加一个倍数进行控制:


const multiple = 20;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");
mouseOverContainer.onmousemove = function(e) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcY = (e.clientX - box.x - (box.width / 2)) / multiple;
  element.style.transform  = "rotateY(" + calcY + "deg) ";
}


通过一个倍数约束后,效果好了不少:


aa6bd0c5841347218321682ff4423afd_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.gif

控制 Y 方向的移动


同理,我们利用上述的方式,同样可以控制 Y 方向上的移动:


const multiple = 20;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");
mouseOverContainer.onmousemove = function(e) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcX = (e.clientY - box.y - (box.height / 2)) / multiple;
  element.style.transform  = "rotateX(" + calcX + "deg) ";
};


效果如下:


68752410f88d441c82b06f4f3f81e157_tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.gif

当然,在这里,我们会发现方向是元素运动的方向是反的,所以需要做一下取反处理,修改下 calcX 的值,乘以一个 -1 即可:


let calcX = (e.clientY - box.y - (box.height / 2)) / multiple * -1;


结合 X、Y 方向的移动


OK,到这里,我们只需要把上述的结果合并一下即可,同时,上面我们使用的是 onmousemove 触发每一次动画移动。现代 Web 动画中,我们更倾向于使用 requestAnimationFrame 去优化我们的动画,确保每一帧渲染一次动画即可。

完整的改造后的代码如下:


const multiple = 20;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");
function transformElement(x, y) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcX = -(y - box.y - (box.height / 2)) / multiple;
  let calcY = (x - box.x - (box.width / 2)) / multiple;
  element.style.transform  = "rotateX("+ calcX +"deg) "
                        + "rotateY("+ calcY +"deg)";
}
mouseOverContainer.addEventListener('mousemove', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    transformElement(e.clientX, e.clientY);
  });
});


至此,我们就能简单的实现题图所示的鼠标跟随 3D 旋转动效:

a4c26c906d0f41d8b454e7a25bb933bf_tplv-k3u1fbpfcp-watermark.gif



设置平滑出入


现在,还有最后一个问题,就是当我们的鼠标离开活动区域时,元素的 transform 将停留在最后一帧,正确的表现应该是复原到原状。因此,我们还需要添加一些事件监听做到元素的平滑复位。


通过一个 mouseleave 事件配合元素的 transition 即可。


div {
    // 与上述保持一致...
    transition: all .1s;
}
mouseOverContainer.addEventListener('mouseleave', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    element.style.transform = "rotateX(0) rotateY(0)";
  });
});


至此,我们就可以完美的实现平滑出入,整体效果最终如下:

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完整的代码,你可以戳这里:CodePen Demo -- CSS 3D Rotate With Mouse Move


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