Camera与Matrix
Android UI系统中，Camera充当着相机的角色，无论是系统成像还是UI绘制。都离不开Camera。但是在Android系统中，存在两种Camera，一种是视觉成像的（拍照、摄像），另一种是图形绘制（游戏、地图、3D），实际上两种也都离不开Matrix，所以本质上可以理解为，一个负责对相机以外的物体成像，一个负责Android View的成像。这里我们重点来介绍系统UI成像的Camera。
UI成像需要使用到画布和坐标系。在Android系统中，View最终以二维方式显示，但是Camera是三维成像，遇到这种问题，我们这里需要用到Matrix了，它用来将三维转为二维。原理是Matrix矩阵将Camera的投影转到Canvas上，因此我们就能看见3D图形显示在二维坐标系中了。
关于Matrix请参阅：
Camera坐标系与Android坐标系
camera的坐标系是左手坐标系。伸出左手，让拇指和食指成L形，大拇指向右，食指向上，中指指向前方，这样我们就建立了一个左手坐标系，拇指，食指，中指的指向分别代表了x，y，z轴的正方向。如下图所示：
下面是一些细节点：
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度就是指物体右半部分向里翻转，左半部分向外翻转； 5，camera.rotateZ(45)的意思是绕z轴顺时针旋转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度就是指物体上半部分向左翻转，下半部分向右翻转；
Android坐标系是二维的
1，camera位于坐标点（0,0），也就是视图的左上角；
2，垂直向下为y轴正方向
3、垂直向右为x轴正方向
两类坐标系比较
Camera与Matrix API
Camera创建一个没有任何转换效果的新的Camera实例
- 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
- getLocationX() 获取Camera的x坐标
- getLocationY() 获取Camera的y坐标
- getLocationZ() 获取Camera的z坐标
- getMatrix(Matrixmatrix) 获取转换效果后的Matrix对象
- restore() 恢复保存的状态
- rotate(float x, float y, float z) 沿X、Y、Z坐标进行旋转
- rotateX(float deg)
- rotateY(float deg)
- rotateZ(float deg)
- save() 保存状态
- setLocation(float x, float y, float z)
- translate(float x, float y, float z)沿X、Y、Z轴进行平移
Matrix相关方法如下
- setTranslate(floatdx,floatdy)：控制Matrix进行平移
- setSkew(floatkx,floatky,floatpx,floatpy)：控制Matrix以px,py为轴心进行倾斜，kx,ky为X,Y方向上的倾斜距离
- setRotate(floatdegress)：控制Matrix进行旋转，degress控制旋转的角度
- setRorate(floatdegress,floatpx,floatpy)：设置以px,py为轴心进行旋转，degress控制旋转角度
- setScale(floatsx,floatsy)：设置Matrix进行缩放，sx,sy控制X,Y方向上的缩放比例
- setScale(floatsx,floatsy,floatpx,floatpy)：设置Matrix以px,py为轴心进行缩放，sx,sy控制X,Y方向上的缩放比例
API提供了set、post和pre三种操作，下面这个重点看下,之后效果会用到
post是后乘，当前的矩阵乘以参数给出的矩阵。可以连续多次使用post，来完成所需的整个变换。
pre是前乘，参数给出的矩阵乘以当前的矩阵。所以操作是在当前矩阵的最前面发生的。
导演与摄像机
在3D摄影中，导演控制镜头位置来呈现不同的效果，摄像机在空间的不同位置展现出来的效果是不同的。由于我们无法直接用眼睛去观察这一个空间，所以要借助摄像机采集信息，制成2D影像供我们观察。简单来说，摄像机就是我们观察虚拟3D空间的眼睛，而我们既是导演又是观众。我们在电视上看到的都是三维投影。
注意：摄像机的位置默认是 (0, 0, -576)
三维投影
三维投影是将三维空间中的点映射到二维平面上的方法。由于目前绝大多数图形数据的显示方式仍是二维的，因此三维投影的应用相当广泛，尤其是在计算机图形学，工程学和工程制图中。
三维投影一般有两种，正交投影 和 透视投影。
正交投影就是我们数学上学过的 “正视图、正视图、侧视图、俯视图” 这些东西。
透视投影则更像拍照片，符合近大远小的关系，有立体感，我们此处使用的就是透视投影。
实战
简单示例
| 原始图 | 转换图 |
 |  |
第二张图实际上是摄像机分别向x，y，z移动了（这种效果的转变，我们可以假定在View原图已经绘制完成的情况下，拿一个相机去拍摄，然后再次将投影通过Materix转到Canvas上）
代码如下：
public class CameraTestView extends View{ private Camera camera; private Matrix matrix; private Paint paint; public CameraTestView(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); camera = new Camera(); matrix = new Matrix(); setBackgroundColor(Color.parseColor("#3f51b5")); paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG); paint.setStyle(Style.FILL); paint.setColor(Color.parseColor("#ff4081")); } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { matrix.reset(); camera.save(); camera.translate(10, 50, -180); camera.getMatrix(matrix); camera.restore(); canvas.concat(matrix); canvas.drawCircle(60, 60, 60, paint); }}
3D旋转动画示例
public class Rotate3dAnimation extends Animation { private final float mFromDegrees; private final float mToDegrees; private final float mCenterX; private final float mCenterY; private final float mDepthZ; private final boolean mReverse; private Camera mCamera; float scale = 1; // /** * 创建一个绕y轴旋转的3D动画效果，旋转过程中具有深度调节，可以指定旋转中心。 * @param context public Rotate3dAnimation(Context context, float fromDegrees, float toDegrees, float centerX, float centerY, float depthZ, boolean reverse) { mFromDegrees = fromDegrees; mToDegrees = toDegrees; mCenterX = centerX; mCenterY = centerY; mDepthZ = depthZ; mReverse = reverse; // 获取手机像素密度 （即dp与px的比例） scale = context.getResources().getDisplayMetrics().density; } @Override public void initialize(int width, int height, int parentWidth, int parentHeight) { super.initialize(width, height, parentWidth, parentHeight); mCamera = new Camera(); } @Override protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { final float fromDegrees = mFromDegrees; float degrees = fromDegrees + ((mToDegrees - fromDegrees) * interpolatedTime); final float centerX = mCenterX; final float centerY = mCenterY; final Camera camera = mCamera; final Matrix matrix = t.getMatrix(); camera.save(); // 调节深度 if (mReverse) { camera.translate(0.0f, 0.0f, mDepthZ * interpolatedTime); } else { camera.translate(0.0f, 0.0f, mDepthZ * (1.0f - interpolatedTime)); } // 绕y轴旋转 camera.rotateY(degrees); camera.getMatrix(matrix); camera.restore(); // 修正失真，主要修改 MPERSP_0 和 MPERSP_1 float[] mValues = new float[9]; matrix.getValues(mValues); //获取数值 mValues[6] = mValues[6]/scale; //数值修正 mValues[7] = mValues[7]/scale; //数值修正 matrix.setValues(mValues); //重新赋值 // 调节中心点 matrix.preTranslate(-centerX, -centerY); matrix.postTranslate(centerX, centerY); }}
当然，以上的实现方式较复杂，我们可以使用Animation或者Animator来实现，通过rotationY动画。
final float targetVal = 180f; final int width = v.getMeasuredWidth(); v.setPivotX(width/2); v.clearAnimation(); final Drawable before= getResources().getDrawable(R.mipmap.img_cake); final Drawable after = getResources().getDrawable(R.mipmap.img_heart); Animator animator = ObjectAnimator.ofFloat(v,"rotationY",targetVal,360); animator.setDuration(1000); v.setRotationY(180f); v.setBackground(before); final float distance = v.getCameraDistance(); //获取相机距离 ((ValueAnimator)animator).addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() { @Override public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) { float value = (float) animation.getAnimatedValue(); float fraction = animation.getAnimatedFraction(); if(Math.abs(360+180)/2<=Math.abs(value)){ v.setBackground(after); } float f = (float) Math.abs(Math.sin(Math.toRadians(fraction * targetVal))); Log.i("Animator","value="+value +" ,fraction="+fraction+", f="+f); v.setCameraDistance(distance + f*(distance*width)/2); } }); animator.start(); }
摄像机要求 由近到远，然后由远到近，这里我们通过三角函数sin来实现
float f = (float) Math.abs(Math.sin(Math.toRadians(fraction * targetVal)));