纯CSS实现720全景？不用Three.js 也可以

发表于 3年以前 | 总阅读数：358 次

前段时间时间呢，我写了一个[我给鸿星尔克写了一个720°全景看鞋展厅] ，看大家挺赶兴趣的，当时我是用 Three.js 来写的，但是 JS 实现可能在一些非常非常老旧的机型上兼容性可能没有那么完美。

在2019年的GMTC上，朱毅分享的《在 3D 图形场景下的前端开发》也提到了贝壳VR看房在降级方面，也考虑到了 CSS 实现VR全景看房的效果。（公众号后台回复： “VR” 可获取完整 pdf ）

今天我的好朋友带了了完整版的 CSS 来实现 3d 全景的功能，带领着大家走进CSS全景的大门，以下是羽飞的讲述，建议阅读原文，原文动图更加形象~

上周六和昊神的一聊，然后就有了这篇文章。

通过H5实现3D全景是挺平常的事情了，通过three.js可以很容易实现一个全景图。

可以这个链接来查看，three.js来实现的，戳three.js全景图DEMO链接[1]。

其实我们通过CSS3也能实现类似的效果，而且性能上更好，兼容性更好，支持低端机型。

是不是很惊讶，CSS居然也能做这种事情？

好了，放放手上的事情，花10多分钟专心致志，羽飞老师的课开始了。

注意⚠️：建议PC端观摩，因为有挺多例子需要查看后理解更好，不过也不太影响，为手机同学准备了比较多的gif图，准备地好疲乏。

由于本文重点在最后章，文中借用了一些DEMO方便快速带入，可能有所纰漏，欢迎各位大佬拍砖、吐槽。

背景

17年双十一前夕，其实也前不了多少天（大家都懂），产品找到我，说要做它，赶在双十一前上线，然后就有了它。

开门见山，直接甩上成品给大家看看。

那......我就开动啦。我们先看看成品是长啥样的。

可以长按二维码查看这个，CSS全景图DEMO链接[2]。

或者通过如上CSS全景图DEMO二维码进行尝试。

如果是“尊贵”的苹果手机用户，在iOS13以上需要允许陀螺仪才可，如下图，得点击屏幕授权通过。iOS13之前都是默认开启的，苹果真的是一点不考虑向下兼容，有点霸道呀。

image.png

扯远了扯远了，收。

这个时候大家就可以通过旋转手机或拖拽来查看整个全景图了。

是不是还挺神奇的？不是？

还是不是？。，不能向苹果学习。

回来回来，接下来讲讲原理，先看看前置知识点。

前置知识

看问题先看全貌，我们先来了解下如题中所提的天空盒子是什么概念。

天空盒子

天空盒子其实通俗的理解，可以理解如果把你放到天空中，上下前后左右都是蓝色的天空。而这个天空可以简单的用六边形来实现。

如下图所示，六边组成了一个封闭空间。

如果把你放到这个空间里，然后把每个空间的墙壁弄成天蓝色，而且每面都是纯蓝天色，这样你就分辨不出自己是不是在天上，还是只是在一个封闭的天空盒子里。

细思极恐，让人想到了缸中之脑，没听过的同学可以看看百度百科的缸中之脑解释[3]。

好了，回归主题。这样一个天空盒子就形成了一个全景空间图。

那CSS是要怎么才能实现一个天空盒子呢？我们继续。

image.png

CSS 3D坐标系

先来了解一下坐标系的概念。

从二维“反降维”到三维，需要理解下这个坐标系。

我们可以看到增加一个Z纬度的线，平面就变3D了。

这里需要注意的是CSS3D中，上下轴是Y轴，左右轴是X轴，前后轴是Z轴。可以简单理解为在原有竖着的面对我们的平面中，在X和Y轴中间强行插入一根直线，与Y轴和X轴都成90度，这根直线就是Z轴。

通过上面的处理，这样就形成了一个空间坐标系。

这有什么用呢？

大家可能有点懵逼，感觉二维都没搞定，突然要搞三维了。

可以先看看这个3D坐标系的DEMO，链接在此[4]，可以先随意把玩把玩。

可以看到途中绿色线就是Z轴，红色就是X轴，蓝色就是Z轴。

多玩一玩就有点感觉啦，是不是感觉逐渐有了3D空间的感觉。

没有？

image.png

其他同学们，不要他了，我们继续。

不管你了，辛苦做了好久的DEMO。继续继续。

如果想深入了解此CSS 3D坐标系演示的DEMO，源码可以查看这里，链接在此[5]。

说到CSS 3D，肯定离不开CSS3D transform，下面开始学习。

CSS 3D transform

3D transform字面意思翻译过来为三维变换。

3D rotate

我们先从rotate 3d（旋转）开始，这个能辅助我们理解3D坐标系。

rotate X

单杠运动员，如果正面对着我们，就是可以理解为围着X转。

rotate Y

围着钢管转，就可以理解为围着Y轴在转。 rotate Z

如果我们正面对着摩天轮，其实摩天轮就在围着Z轴在做运动，中间那个白点，可以理解为Z轴从这个圆圈穿透过去的点。

如果还没理解的同学，可以通过之前的CSS3D DEMO，链接在此[6]，辅助理解3D rotate。

理解了3D rotate后，可以辅助我们理解三维坐标系。下面我们开始讲解perspective，有一些理解的难度哦。

image.png

perspective

perspective是做什么用的呢？字面意思是视角、透视的意思。

有一种我们从小到大看到的想象，可能我们都并不在意了，就是现实生活中的透视。比如同样的电线杆，会进高远低。其实这个现象是有一些规律的：近大远小、近实远虚、近宽远窄。

image.png

因此在素描、建筑的行业，都会通过一种透视的方式来表达现实世界的3D模型。

而我们在计算机世界怎么表达3D呢？上方图可以辅助大家理解3D的透视perspective，黄色的是电脑或手机屏幕，红色是屏幕里的方块。

再看看上面这个二维图，可以看到，perspective: 800，代表3D物体距离屏幕（中间那个平面）是800px。

这里还有个概念，perspective-origin，可以看到上面perspective-origin是50% 50%，可以理解为眼睛视角的中心点，分别在x轴、y轴（x轴50%，y轴50%）交叉处。

image.png

没事没事，如果上面这些还不够你理解的，可以看看下面这张图。再不懂就不管你了。

「下图来自：CSS 3D - Scrolling on the z-axis | CSS | devNotes[7]」

上图里的Z就是Z轴的值。Z轴如果是正数的离屏幕更近，如果是负数离屏幕更远。

而Z轴的远近和translateZ分不开，下面来讲解translateZ。

image.png

translateZ

这个属性可以帮助我们理解perspective。

可以通过translate的DEMO进行把玩把玩，有助于理解，戳DEMO链接在此[8]。

translateZ实现了CSS3D世界空间的近大远小。

看一下这个例子，平面上的translateZ的变换，戳DEMO链接在此[9]。

Kapture 2021-08-18 at 14.06.30.gif

比如，我们设置元素perspective为201px，则其子元素的translateZ值越小，则看着越小；如果translateZ值越大，则看着越大。当translateZ为200px的时候，该元素会撑满屏幕，当超过201px时候，该元素消失了，跑到我们眼睛后面了。

平面上的translateZ感受完了，来试试三维下的，看看这个DEMO，戳链接在此[10]。

上图中，如果把perspective往左拖，可以发现front面会离我们越来越远，如果往右拖，反之。通过这么一节，基本translateZ的作用，大家应该都能理解到位了，还没有？回头看看。

image.png

模拟现实3D空间

其实计算机的3D世界就是现实3D世界的模拟。而和计算机的3D世界中，构建3D空间概念很相近的现实场景，是摄像。我们可以考虑一下如果你去拍照，会有几个要素？

第一个：镜头，第二个：拍摄的环境的空间，第三个：要拍摄的物件。

「下图来自搞懂 CSS 3D，你必须理解 perspective（视域）[11]」

而在CSS的3D世界，我们也需要去模仿这三要素。我们用三层div来表示，第一层是摄像镜头、第二层是立体空间或也可叫舞台，第三层是立体空间内的元素。

大致的HTML代码如下。

<div class="camera">
    <div class="space">
        <div class="box"> 
        </div>
    </div>
</div>

下面就是真枪实弹地干了。

image.png

实现天空盒子

已经知道了足够的前置知识，我们来简单实现一下天空盒子。

六面盒子

需要生成前后、左右、上下六个面。首先我们想一下第一面前面应该怎么放？

前面墙

假设我们在天空盒子（是一个正方体1024px*1024px），我们在正方体里面的中心点，那我们要往前面的墙上贴一张图，需要做什么？

我们回顾下坐标系。

你可以想象自己站在x轴和y轴交叉的中心点，即你在正方体的中心点。则你的前面的墙就是在z为-512px处，因为是前面，我们无需对这个墙进行旋转。

<html>
<head>
  <title>CSS3D天空盒子</title>
  <style>
    html,
    body {
      margin: 0;
      overflow: hidden;    
      background-color: #ccc;
    }
    .camera {
      perspective: 512px;
      perspective-origin:50% 50%;
    }
    .space {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      margin: 0 auto;
      transform-style: preserve-3d;
    }
    .space img {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      position: absolute;
    }
    .space .front {
      /* 正面的图无需旋转 */
      transform: rotateZ(0) rotateY(0) rotateZ(0) translateZ(-512px);
    }
  </style>
</head>

<body>
  <div class="camera" id="camera">
    <div class="space">
      <img class="front" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/front.jpg" alt="" />
    </div>
  </div>
</body>
</html>

生成如下页面，演示代码地址[12]：。

可以看到第一张图被放在了前面。

左面墙

从前面墙放上一张图，然后转向左面墙，需要几步走？

第一步，需要让平面与前面的墙垂直，这个时候我们需要把左面的图绕着Y轴旋转90度。

左面墙的图本应该放在X轴的-512px位置，但由于做了旋转，所以左面墙对应的坐标系也做了绕着Y轴向下旋转了90度。如果我们想把左侧的图放到对应的位置，我们需要让其在Z轴的-512px位置。

因此代码如下。

<html>
<head>
  <title>CSS3D天空盒子</title>
  <style>
    html,
    body {
      margin: 0;
      overflow: hidden;    
      background-color: #ccc;
    }
    .camera {
      perspective: 512px;
      perspective-origin:50% 50%;
    }
    .space {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      margin: 0 auto;
      transform-style: preserve-3d;
    }
    .space img {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      position: absolute;
    }
    .space .front {
      /* 正面的图无需旋转 */
      transform: rotateZ(0) rotateY(0) rotateZ(0) translateZ(-512px);
    }
    .space .left {
      transform: rotateY(90deg) translateZ(-512px);
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="camera" id="camera">
    <div class="space">
      <img class="front" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/front.jpg" alt="" />
      <img class="left" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/left.jpg" alt="" />
    </div>
  </div>
</body>
</html>

生成的页面如下，演示代码地址[13]。

可以看到左面墙确实生成在了前面墙的左侧。

底面

类似前面墙、左面墙，我们把底面，做了绕着X轴旋转90度，然后沿着Y轴走-512px。

代码如下。

<html>
<head>
  <title>CSS3D天空盒子</title>
  <style>
    html,
    body {
      margin: 0;
      overflow: hidden;    
      background-color: #ccc;
    }
    .camera {
      perspective: 512px;
      perspective-origin:50% 50%;
    }
    .space {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      margin: 0 auto;
      transform-style: preserve-3d;
    }
    .space img {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      position: absolute;
    }
    .space .front {
      /* 正面的图无需旋转 */
      transform: rotateZ(0) rotateY(0) rotateZ(0) translateZ(-512px);
    }
    .space .left {
      transform: rotateY(90deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .bottom {
      transform: rotateX(90deg) translateZ(-512px);
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="camera" id="camera">
    <div class="space">
      <img class="front" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/front.jpg" alt="" />
      <img class="left" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/left.jpg" alt="" />
      <img class="bottom" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/bottom.jpg" alt="" />
    </div>
  </div>
</body>
</html>

生成页面如下，演示代码地址[14]。

可以看到我们底部也有了，看看所有面集成后是什么样。 image.png

所有面

类似上面的操作，我们把六个面补全，下面我们就把六个面都集合起来。

<html>
<head>
  <title>CSS3D天空盒子</title>
  <style>
    html,
    body {
      overflow: hidden;    
      margin: 0;
    }
    .camera {
      perspective: 512px;
      perspective-origin:50% 50%;
    }
    .space {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      margin: 0 auto;
      transform-style: preserve-3d;
    }
    .space img {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      position: absolute;
    }
    .space .front {
      /* 正面的图无需旋转 */
      transform: rotateZ(0) rotateY(0) rotateZ(0) translateZ(-512px);
    }
    .space .back {
      transform: rotateY(180deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .left {
      transform: rotateY(90deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .right {
      transform: rotateY(-90deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .bottom {
      transform: rotateX(90deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .top {
      transform: rotateX(-90deg) translateZ(-512px);
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="camera" id="camera">
    <div class="space">
      <img class="front" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/front.jpg" alt="" />
      <img class="back" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/back.jpg" alt="" />
      <img class="left" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/left.jpg" alt="" />
      <img class="right" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/right.jpg" alt="" />
      <img class="bottom" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/bottom.jpg" alt="" />
      <img class="top" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/top.jpg" alt="" />
    </div>
  </div>
</body>
</html>

生成页面如下，演示代码地址[15]。

我们发现看不到后方墙（背面墙）。所以我们打算把整个场景转起来。

image.png

盒子旋转

怎么才能把盒子进行旋转？这里需要对六面墙所在的场景，也即是它们上一层的元素。

我们给.cube加上一个动画效果，绕着Y轴钢管舞，回忆起前置知识里的钢管舞没？

<html>
<head>
  <title>CSS3D天空盒子</title>
  <style>
    html,
    body {
      overflow: hidden;
      margin: 0;
    }
    .camera {
      perspective: 512px;
      perspective-origin:50% 50%;

    }
    .space {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      margin: 0 auto;
      transform-style: preserve-3d;
    }
    .space img {
      width: 1024px;
      height: 1024px;
      position: absolute;
    }
    .space .front {
      /* 正面的图无需旋转 */
      transform: rotateZ(0) rotateY(0) rotateZ(0) translateZ(-512px);
    }
    .space .back {
      transform: rotateY(180deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .left {
      transform: rotateY(90deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .right {
      transform: rotateY(-90deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .bottom {
      transform: rotateX(90deg) translateZ(-512px);
    }
    .space .top {
      transform: rotateX(-90deg) translateZ(-512px);
    }
    @keyframes rot {
      0% {
        transform: rotateY(0deg)
      }

      10% {
        transform: rotateY(90deg)
      }

      25% {
        transform: rotateY(90deg)
      }

      35% {
        transform: rotateY(180deg)
      }

      50% {
        transform: rotateY(180deg)
      }

      60% {
        transform: rotateY(270deg)
      }

      75% {
        transform: rotateY(270deg)
      }

      85% {
        transform: rotateY(360deg)
      }

      100% {
        transform: rotateY(360deg)
      }
    }
    /*为立方体加上帧动画*/
    .space {
      animation: rot 8s ease-out 0s infinite forwards;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="camera" id="camera">
    <div class="space">
      <img class="front" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/front.jpg" alt="" />
      <img class="back" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/back.jpg" alt="" />
      <img class="left" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/left.jpg" alt="" />
      <img class="right" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/right.jpg" alt="" />
      <img class="bottom" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/bottom.jpg" alt="" />
      <img class="top" src="//yun.dui88.com/tuia/junhehe/skybox/top.jpg" alt="" />
    </div>
  </div>
</body>
</html>

生成页面动画效果如下，这次用的手机拍摄的更真实一些，虽然有点糊，演示代码地址[16]。

既然能自动旋转，我们是不是可以考虑用手动旋转呢？

image.png

手动旋转

大概原理，就是手动拖拽（手机是touchmove，PC是mousemove），拖拽过去走的多少路程，计算出角度，然后把这个角度通过DOM设置（这个过程通过requestAnimationFrame不停地轮询设置）。

启动手动拖拽的代码。

var curMouseX = 0;
var curMouseY = 0;
var lastMouseX = 0;
var lastMouseY = 0;

if (isAndroid || isiOS) {
  document.addEventListener('touchstart', mouseDownHandler);
  document.addEventListener('touchmove', mouseMoveHandler);
} else {
  document.addEventListener('mousedown', mouseDownHandler);
  document.addEventListener('mousemove', mouseMoveHandler);
}

function mouseDownHandler(evt) {
  lastMouseX = evt.pageX || evt.targetTouches[0].pageX;
  lastMouseY = evt.pageY || evt.targetTouches[0].pageY;
}

function mouseMoveHandler(evt) {
  curMouseX = evt.pageX || evt.targetTouches[0].pageX;
  curMouseY = evt.pageY || evt.targetTouches[0].pageY;
}

具体的不分析了，不是本次的重点。有兴趣的可以直接看代码深入。

且由于我们想使用在手机上，因此做了rem的适配，适配在手机端。

生成页面动画效果如下，演示代码地址[17]。

上面是手机录制的旋转视频。既然我们能通过手触旋转，那我们肯定也可以进行陀螺仪旋转。

陀螺仪旋转

大致原理也是如上，把手动拖拽换成了陀螺仪旋转，然后计算旋转角度。

启动陀螺仪的代码。

window.addEventListener('deviceorientation', motionHandler, false)
function motionHandler(event) {
  var x = event.beta;  
  var y = event.gamma;
}

自开头所说，陀螺仪在IOS13+下需要授权。

var isiOS = !!u.match(/\(i[^;]+;( U;)? CPU.+Mac OS X/); // ios??
if (isiOS) {
  permission()
} 

function permission () {
  if ( typeof( DeviceMotionEvent ) !== "undefined" && typeof( DeviceMotionEvent.requestPermission ) === "function" ) {
    // (optional) Do something before API request prompt.
    DeviceMotionEvent.requestPermission()
      .then( response => {
      // (optional) Do something after API prompt dismissed.
      if ( response == "granted" ) {
        window.addEventListener( "devicemotion", (e) => {
          // do something for 'e' here.
        })
      }
    })
      .catch( console.error )
  } else {
    alert( "请使用手机浏览器" );
  }
}

下面是手机录制展示陀螺仪的例子，生成页面动画效果如下，演示代码地址[18]。

这里想深入的同学，可以看一下代码，和上面一样不是本文的重点就不分析了。

有没有感觉写了这么多代码，感觉跟写纯JS操作DOM似的，有没有类似JQuery之类的库呢？

image.png

css3d-engine

上面只是实现了平行旋转，要实现任意角度旋转，我们是基于css3d-engine做了实现。

这一节只是带过，理解了大概的原理后，结合例子去学习这个库还是非常快的。

部分示例代码

文章第一个DEMO就是以这个库为基础进行实践的，地址在这里：https://github.com/shrekshrek/css3d-engine[19]。

创建stage，stage是舞台，是整个场景的根。

var s = new C3D.Stage();

创建一个天空盒子的例子，控制各面的素材。

//创建1个立方体放入场景
var c = new C3D.Skybox();
c.size(1024).position(0, 0, 0).material({
  front: {image: "images/cube_FR.jpg"},
  back: {image: "images/cube_BK.jpg"},
  left: {image: "images/cube_LF.jpg"},
  right: {image: "images/cube_RT.jpg"},
  up: {image: "images/cube_UP.jpg"},
  down: {image: "images/cube_DN.jpg"},
}).update();
s.addChild(c);

Tween制作动效

第一个DEMO中动效，是通过Tween.js实现的，地址在这里：https://github.com/sole/tween.js[20]。

为什么DOM元素会有动效，也是因为属性值的变化，而Tween可以控制属性值在一段时间内按规定的规律变化。

下面是一个Tween的示例。

var coords = { x: 0, y: 0 };
var tween = new TWEEN.Tween(coords)
 .to({ x: 100, y: 100 }, 1000)
 .onUpdate(function() {
  console.log(this.x, this.y);
 })
 .start();

requestAnimationFrame(animate);

function animate(time) {
 requestAnimationFrame(animate);
 TWEEN.update(time);
}

在最后再体验一下整个处理好后的DEMO，重新感受一下。