3D 穿梭效果？使用 UWP 也能搞定

昨天 ChokCoco 大佬搞了個 3D 穿梭效果出來，具體可見這裏：

3D 穿梭效果？使用 CSS 輕鬆搞定

這個效果太神奇了，他還問我能不能用 WPF 搞出來，因爲我完全沒用過 WPF 的 3D，我第一反應是“這太難爲我了”。

晚上回家喫飯溜娃打打帝國時代 4，突然想起我很久沒有寵幸 UWP 了。一股“吾有上將 UWP，可搞定 3D 穿梭效果”的豪氣油然而生。

於是就把這動畫效果造出來了。

總的來說，實現 3D 穿梭的原理是靠改變 CSS 中的 perspective 產生透視效果。perspective指定了觀察者與 z=0 平面的距離，使具有三維位置變換的元素產生透視效果。它的值越小，視角越深。

perspective 的具體用法可見此文檔：

perspective - CSS（層疊樣式表） _ MDN

與之對應，UWP 中提供了 PerspectiveTransform3D 類，它的 Depth 屬性 也有類似的效果，當 Depth 越小，視覺越深，與平面相交的對象就越變形：

瞭解原理後馬上開工。首先在 Xaml 中將 Grid 的大小寫死爲 300，然後將 PerspectiveTransform3D 的 Depth 設得很小：

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

然後從 ChokCoco 大佬那裏搞到張星空圖片，放在 Grid 裏：

然後將 CompositeTransform3D 的 RotationY 設爲 -90，這時候圖片就扭曲起來了：

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

然後再設置 TranslateZ="100"，讓圖片向外拉伸：

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

搞定了一個方向後，所有方向都大致這樣操作，只是改變 Rotation 和 Translate 還有中心點，就完成了一張靜態的 3D 穿梭圖：

<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}" />

下一步就是要讓這四張圖片動起來。這簡單，用最基本的 DoubleAnimation 操作TranslateZ 從 10 變到 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>

這時候基本的動畫就已經實現了，但是沒辦法做到首尾相連，所以先把之前的成果封裝成一個控件：

然後給它加上透明度變化的動畫：

<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>

通過疊加兩個 GalaxyShuttleControl ，並且控制它們動畫開始的時間，互相掩蓋開頭和結尾動畫銜接不上的問題：

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/>

這樣 3D 穿梭效果就實現了。

最後還差一點，ChokCoco 大佬的動畫里加上了 hueRotate ，讓顏色一直變化。UWP 裏也可以使用 HueRotationEffect 實現這點，不過它的 Angle 的值範圍是 0 到 2 * Math.Pi。要實現它的動畫可以試試 Windows Community Toolkit 裏的 PipelineVisualFactory 和 AnimationSet，這兩個工具可以用來處理很複雜的效果和動畫，用在這裏反而大材小用：

<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>

最終實現的效果如下：

滿足了好奇心後，下一步（自己生成圖片）就不玩了。3D 穿梭動畫實現起來不算難，最難的部分是 ChokCoco 大佬提供的創意，期待 ChokCoco 大佬下次再有別的動畫讓我抄來玩。

最後說一句，雖然用 MAIU 或 WinUI3 應該都能搞，而且這兩個技術聽起來更時髦些，可惜它們還沒發佈正式版，我還是趁現在多陪陪 UWP 好了。

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