讓交互更加生動(dòng)！有意思的鼠標(biāo)跟隨 3D 旋轉(zhuǎn)動(dòng)效

作者：SbCo 2022-04-13 21:48:06

開(kāi)發(fā) 前端

本文，就將講述如何使用純 CSS 實(shí)現(xiàn)類似的交互效果，以及，借助 JavaScript 綁定鼠標(biāo)事件，快速還原上述效果。

今天，群友問(wèn)了這樣一個(gè)問(wèn)題，如下所示的鼠標(biāo)跟隨交互效果，如何實(shí)現(xiàn)：

簡(jiǎn)單分析一下，這個(gè)交互效果主要有兩個(gè)核心：

借助了 CSS 3D 的能力。
元素的旋轉(zhuǎn)需要和鼠標(biāo)的移動(dòng)相結(jié)合。

本文，就將講述如何使用純 CSS 實(shí)現(xiàn)類似的交互效果，以及，借助 JavaScript 綁定鼠標(biāo)事件，快速還原上述效果。

純 CSS 實(shí)現(xiàn)元素的 3D 旋轉(zhuǎn)

如果不借助 JavaScript，僅僅只是 CSS，如何實(shí)現(xiàn)類似的 3D 旋轉(zhuǎn)效果呢?

這里會(huì)運(yùn)用到一種名為正反旋轉(zhuǎn)相消或者是正負(fù)旋轉(zhuǎn)相消的小技巧。嗯，名字起的很奇怪，好像數(shù)學(xué)概念一樣。

在動(dòng)畫中，旋轉(zhuǎn)是非常常用的屬性。

{
  transform: rotate(90deg);
}

如果我們給不同的層級(jí)的元素，添加不同方向的旋轉(zhuǎn)，會(huì)發(fā)生什么呢?

首先假設(shè)一下場(chǎng)景，我們有這樣的一層 HTML 結(jié)構(gòu)：

<div class="reverseRotate">
    <div class="rotate">
        <div class="content">正負(fù)旋轉(zhuǎn)相消3D動(dòng)畫</div>
    </div>
</div>

樣式如下：

.content 內(nèi)是我們的主要內(nèi)容，好了，現(xiàn)在想象一下，如果父元素 .rotate 進(jìn)行正向 linear 360° 旋轉(zhuǎn)，最外層的父級(jí)元素 .reverseRotate 進(jìn)行反向 linear 360° 旋轉(zhuǎn)，效果會(huì)是啥樣?

CSS 代碼如下：

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

我們可以得到這樣一種動(dòng)畫(注意，下圖是 GIF 不是 PNG)：

神奇!因?yàn)橐徽环吹男D(zhuǎn)，且緩動(dòng)函數(shù)一樣，所以整個(gè) .content 看上去依然是靜止的!注意，這里整個(gè) .content 靜止的非常重要。

有讀者看到這里就要罵人了，作者你個(gè)智障，靜止了不就沒(méi)動(dòng)畫了嗎?哪來(lái)的動(dòng)畫技巧?

別急!雖然看上去是靜止的，但是其實(shí)祖先兩個(gè)元素都是在旋轉(zhuǎn)的!這會(huì)看上去風(fēng)平浪靜的效果底下其實(shí)是暗流涌動(dòng)。用開(kāi)發(fā)者工具選取最外層祖先元素是這樣的：

既然如此，我們繼續(xù)思考，如果我在其中旋轉(zhuǎn)的一個(gè)父元素上，添加一些別的動(dòng)畫會(huì)是什么效果?想想就很刺激。

首先，我們先給這幾個(gè)元素添加 CSS 3D 轉(zhuǎn)換：

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

接著，嘗試修改上面的旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫，在內(nèi)層旋轉(zhuǎn)上額外添加一個(gè) 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：

Wow，這里需要好好理解一下。由于內(nèi)容 .content 層是靜止的但其實(shí)外層兩個(gè)圖層都在旋轉(zhuǎn)，通過(guò)設(shè)置額外的 rotateX(40deg)，相當(dāng)于疊加多了一個(gè)動(dòng)畫，由于正反旋轉(zhuǎn)抵消了，所有整個(gè)動(dòng)畫只能看到旋轉(zhuǎn)的 rotateX(40deg) 這個(gè)動(dòng)畫，產(chǎn)生了上述的效果。

這樣，在沒(méi)有 JavaScript 介入的情況下，我們就模擬了題圖所示的 3D 效果。當(dāng)然，僅僅是這樣，與用戶的聯(lián)動(dòng)是不夠的，如果一定要結(jié)合鼠標(biāo)移動(dòng)，我們就需要 JavaScript 的一些輔助了。

借助 Javascript 實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)跟隨 3D 旋轉(zhuǎn)動(dòng)效

我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)動(dòng)畫效果：

這里，我們其實(shí)有兩個(gè)核心元素：

鼠標(biāo)活動(dòng)區(qū)域。
旋轉(zhuǎn)物體本身。

鼠標(biāo)在鼠標(biāo)活動(dòng)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)，會(huì)影響旋轉(zhuǎn)物體本身的 3D 旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)的方向其實(shí)可以被分解為 X 軸方向與 Y 軸方向。

我們來(lái)看一下，假設(shè)我們的 HTML 結(jié)構(gòu)如下：

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

得到這樣一個(gè)圖形：

這里，body 的范圍就是整個(gè)鼠標(biāo)可活動(dòng)區(qū)域，也是我們添加鼠標(biāo)的 mousemove 事件的宿主 target，而 #element 就是需要跟隨鼠標(biāo)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)物體本身。

因?yàn)檎麄€(gè)效果是需要基于 CSS 3D 的，我們首先加上簡(jiǎn)單的 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：

沒(méi)有什么不一樣。這是因?yàn)檫€沒(méi)有添加任何的 3D 變換，我們給元素添加 X、Y 兩個(gè)方向的 rotate() 試一下(注意，這里默認(rèn)的旋轉(zhuǎn)圓心即是元素中心)：

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

效果如下，是有那么點(diǎn)意思了：

好，接下來(lái)，我們的目標(biāo)就是通過(guò)結(jié)合 mouseover 事件，讓元素動(dòng)起來(lái)。

控制 X 方向的移動(dòng)

當(dāng)然，為了更加容易理解，我們把動(dòng)畫拆分為 X、Y 兩個(gè)方向上的移動(dòng)。首先看 X 方向上的移動(dòng)：

這里，我們需要以元素的中心為界：

當(dāng)鼠標(biāo)在中心右側(cè)連續(xù)移動(dòng)，元素繞 Y 軸移動(dòng)，并且值從 0 開(kāi)始，越來(lái)越大，范圍為(0, +∞)deg。
反之，當(dāng)鼠標(biāo)在中心左側(cè)連續(xù)移動(dòng)，元素繞 Y 軸移動(dòng)，并且值從 0 開(kāi)始，越來(lái)越小，范圍為(-∞, 0)deg。

這樣，我們可以得到這樣一個(gè)公式：

rotateY = (鼠標(biāo) x 坐標(biāo) - 元素左上角 x 坐標(biāo) - 元素寬度的一半)deg

通過(guò)綁定 onmousemove 事件，我們嘗試一下：

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：

好吧，旋轉(zhuǎn)的太夸張了，因此，我們需要加一個(gè)倍數(shù)進(jìn)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) ";
}

通過(guò)一個(gè)倍數(shù)約束后，效果好了不少：

控制 Y 方向的移動(dòng)

同理，我們利用上述的方式，同樣可以控制 Y 方向上的移動(dòng)：

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：

當(dāng)然，在這里，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)方向是元素運(yùn)動(dòng)的方向是反的，所以需要做一下取反處理，修改下 calcX 的值，乘以一個(gè) -1 即可：

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

結(jié)合 X、Y 方向的移動(dòng)

OK，到這里，我們只需要把上述的結(jié)果合并一下即可，同時(shí)，上面我們使用的是 onmousemove 觸發(fā)每一次動(dòng)畫移動(dòng)。現(xiàn)代 Web 動(dòng)畫中，我們更傾向于使用 requestAnimationFrame 去優(yōu)化我們的動(dòng)畫，確保每一幀渲染一次動(dòng)畫即可。

完整的改造后的代碼如下：

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);
  });
});