旋轉轉換

發行項
03/23/2017

使用 SkiaSharp 旋轉轉換探索可能的效果和動畫

使用旋轉轉換時，SkiaSharp 圖形物件會中斷與水準和垂直軸對齊的條件約束：

在中央旋轉的文字

為了繞點旋轉圖形物件（0， 0），SkiaSharp 同時支援 RotateDegrees 方法和 RotateRadians 方法：

public void RotateDegrees (Single degrees)

public Void RotateRadians (Single radians)

360 度圓圈與 2π 弧度相同，因此很容易在兩個單位之間轉換。使用哪一個方便。 .NET Math 類別中的所有三角函數都會使用弧度單位。

旋轉是順時針方向增加角度。（雖然笛卡兒座標系統的旋轉依慣例是逆時針旋轉，但順時針旋轉與 Y 座標的遞增一致，如同在 SkiaSharp 中一樣。允許負角度和大於 360 度的角度。

旋轉的轉換公式比平移和縮放的轉換公式更為複雜。針對α的角度，轉換公式為：

x' = x•cos（α） – y•sin（α）

y' = x•sin（α） + y•cos（α）

[ 基本旋轉 ] 頁面示範 RotateDegrees 方法。 BasicRotate.xaml.cs檔案會顯示一些文字，其基準會置中於頁面上，並根據範圍為 –360 到 360 的來旋轉Slider。以下是處理程序的相關 PaintSurface 部分：

using (SKPaint textPaint = new SKPaint
{
    Style = SKPaintStyle.Fill,
    Color = SKColors.Blue,
    TextAlign = SKTextAlign.Center,
    TextSize = 100
})
{
    canvas.RotateDegrees((float)rotateSlider.Value);
    canvas.DrawText(Title, info.Width / 2, info.Height / 2, textPaint);
}

由於旋轉會置中於畫布左上角，因此針對此程式中設定的大部分角度，文字會從畫面上旋轉：

您通常會想要使用這些 RotateDegrees 和 RotateRadians 方法，以指定樞紐點為中心的旋轉專案：

public void RotateDegrees (Single degrees, Single px, Single py)

public void RotateRadians (Single radians, Single px, Single py)

置中旋轉頁面就像基本旋轉一樣，不同之處在於展開版本的 RotateDegrees 將旋轉中心設定為用來放置文字的相同點：

using (SKPaint textPaint = new SKPaint
{
    Style = SKPaintStyle.Fill,
    Color = SKColors.Blue,
    TextAlign = SKTextAlign.Center,
    TextSize = 100
})
{
    canvas.RotateDegrees((float)rotateSlider.Value, info.Width / 2, info.Height / 2);
    canvas.DrawText(Title, info.Width / 2, info.Height / 2, textPaint);
}

現在文字會繞著用來放置文字的點旋轉，這是文字基準的水準中心：

如同方法的 Scale 置中版本，呼叫的 RotateDegrees 置中版本是快捷方式。以下是方法：

RotateDegrees (degrees, px, py);

該呼叫相當於下列專案：

canvas.Translate(px, py);
canvas.RotateDegrees(degrees);
canvas.Translate(-px, -py);

您會發現您有時可以結合 Translate 呼叫與 Rotate 呼叫。例如，以下是 RotateDegrees [置中旋轉] 頁面中的 和 DrawText 呼叫;

canvas.RotateDegrees((float)rotateSlider.Value, info.Width / 2, info.Height / 2);
canvas.DrawText(Title, info.Width / 2, info.Height / 2, textPaint);

呼叫 RotateDegrees 相當於兩 Translate 個呼叫和非置中 RotateDegrees：

canvas.Translate(info.Width / 2, info.Height / 2);
canvas.RotateDegrees((float)rotateSlider.Value);
canvas.Translate(-info.Width / 2, -info.Height / 2);
canvas.DrawText(Title, info.Width / 2, info.Height / 2, textPaint);

DrawText在特定位置顯示文字的呼叫相當於Translate該位置的呼叫，後面接著DrawText點（0， 0）：

canvas.Translate(info.Width / 2, info.Height / 2);
canvas.RotateDegrees((float)rotateSlider.Value);
canvas.Translate(-info.Width / 2, -info.Height / 2);
canvas.Translate(info.Width / 2, info.Height / 2);
canvas.DrawText(Title, 0, 0, textPaint);

兩個連續 Translate 呼叫會彼此取消：

canvas.Translate(info.Width / 2, info.Height / 2);
canvas.RotateDegrees((float)rotateSlider.Value);
canvas.DrawText(Title, 0, 0, textPaint);

就概念上講，兩個轉換會套用在程序代碼中的方式相反的順序。呼叫 DrawText 會顯示畫布左上角的文字。呼叫會 RotateDegrees 旋轉相對於左上角的文字。然後，呼叫會將 Translate 文字移至畫布的中心。

通常有數種方式可以結合旋轉和轉譯。 [ 旋轉的文字 ] 頁面會建立下列顯示：

以下是 PaintSurface 類別的 RotatedTextPage 處理程式：

static readonly string text = "    ROTATE";
...
void OnCanvasViewPaintSurface(object sender, SKPaintSurfaceEventArgs args)
{
    SKImageInfo info = args.Info;
    SKSurface surface = args.Surface;
    SKCanvas canvas = surface.Canvas;

    canvas.Clear();

    using (SKPaint textPaint = new SKPaint
    {
        Color = SKColors.Black,
        TextSize = 72
    })
    {
        float xCenter = info.Width / 2;
        float yCenter = info.Height / 2;

        SKRect textBounds = new SKRect();
        textPaint.MeasureText(text, ref textBounds);
        float yText = yCenter - textBounds.Height / 2 - textBounds.Top;

        for (int degrees = 0; degrees < 360; degrees += 30)
        {
            canvas.Save();
            canvas.RotateDegrees(degrees, xCenter, yCenter);
            canvas.DrawText(text, xCenter, yText, textPaint);
            canvas.Restore();
        }
    }
}

xCenter和 yCenter 值表示畫布的中心。此值 yText 與該值有點位移。此值是放置文字所需的 Y 座標，使其真正垂直置中於頁面上。然後迴圈會 for 根據畫布的中心設定旋轉。旋轉的增量為 30 度。文字是使用值繪製的 yText 。值中 text “ROTATE” 一詞之前的空白數目是實證決定，使這 12 個文字字串之間的連接似乎是一個 dodecagon。

簡化此程序代碼的其中一種方法是每次在呼叫後 DrawText 透過迴圈遞增 30 度旋轉角度。這樣就不需要呼叫 Save 和 Restore。請注意， degrees 變數已不再用於區塊主體 for ：

for (int degrees = 0; degrees < 360; degrees += 30)
{
    canvas.DrawText(text, xCenter, yText, textPaint);
    canvas.RotateDegrees(30, xCenter, yCenter);
}

您也可以使用的簡單形式 RotateDegrees ，方法是在迴圈前面加上呼叫 Translate ，將所有專案移至畫布的中心：

float yText = -textBounds.Height / 2 - textBounds.Top;

canvas.Translate(xCenter, yCenter);

for (int degrees = 0; degrees < 360; degrees += 30)
{
    canvas.DrawText(text, 0, yText, textPaint);
    canvas.RotateDegrees(30);
}

變更的 yText 計算不再納入 yCenter。現在，通話會將 DrawText 文字垂直置中畫布頂端。

由於轉換在概念上與程式代碼中的顯示方式相反，因此通常可以從更多全域轉換開始，後面接著更多本機轉換。這通常是結合旋轉和翻譯的最簡單方式。

例如，假設您想要繪製圖形物件，該物件繞著其中心旋轉，就像行星在其軸上旋轉一樣。但是，你也希望這個物件繞著螢幕的中心旋轉，就像圍繞太陽的行星一樣。

您可以藉由將物件放置在畫布左上角，然後使用動畫將它旋轉到該角落來執行此操作。接下來，水平轉譯物件，就像軌道半徑一樣。現在套用第二個動畫旋轉，也會圍繞原點。這使得物件繞著角落旋轉。現在會轉譯為畫布的中心。

以下是 PaintSurface 以反向順序包含這些轉換呼叫的處理程式：

float revolveDegrees, rotateDegrees;
...
void OnCanvasViewPaintSurface(object sender, SKPaintSurfaceEventArgs args)
{
    SKImageInfo info = args.Info;
    SKSurface surface = args.Surface;
    SKCanvas canvas = surface.Canvas;

    canvas.Clear();

    using (SKPaint fillPaint = new SKPaint
    {
        Style = SKPaintStyle.Fill,
        Color = SKColors.Red
    })
    {
        // Translate to center of canvas
        canvas.Translate(info.Width / 2, info.Height / 2);

        // Rotate around center of canvas
        canvas.RotateDegrees(revolveDegrees);

        // Translate horizontally
        float radius = Math.Min(info.Width, info.Height) / 3;
        canvas.Translate(radius, 0);

        // Rotate around center of object
        canvas.RotateDegrees(rotateDegrees);

        // Draw a square
        canvas.DrawRect(new SKRect(-50, -50, 50, 50), fillPaint);
    }
}

和 revolveDegrees rotateDegrees 欄位會以動畫顯示。此程式會根據 Xamarin.FormsAnimation 類別使用不同的動畫技術。（本類別描述於第 22 章使用建立Mobile AppsXamarin.Forms 的免費 PDF 下載。覆OnAppearing寫會使用回呼方法建立兩Animation個物件，然後針對動畫持續時間呼叫Commit它們：

protected override void OnAppearing()
{
    base.OnAppearing();

    new Animation((value) => revolveDegrees = 360 * (float)value).
        Commit(this, "revolveAnimation", length: 10000, repeat: () => true);

    new Animation((value) =>
    {
        rotateDegrees = 360 * (float)value;
        canvasView.InvalidateSurface();
    }).Commit(this, "rotateAnimation", length: 1000, repeat: () => true);
}

第一個 Animation 物件會在 10 秒內從 0 度動畫到 revolveDegrees 360 度。第二個動畫 rotateDegrees 從 0 度到每 1 秒 360 度，也會使表面失效，以產生處理程式的另一個呼叫 PaintSurface 。覆寫會 OnDisappearing 取消這兩個動畫：

protected override void OnDisappearing()
{
    base.OnDisappearing();
    this.AbortAnimation("revolveAnimation");
    this.AbortAnimation("rotateAnimation");
}

醜陋的類比時鐘程式（因此所謂的，因為稍後的文章將描述更有吸引力的類比時鐘）使用旋轉來繪製時鐘的分鐘和小時標記，並旋轉手。程式會使用任意座標系統，根據以點（0， 0， 0）為半徑 100 的圓圈繪製時鐘。它會使用翻譯和縮放來展開和置中頁面上的圓形。

Translate和 Scale 呼叫會全域套用至時鐘，因此，這些呼叫是在物件初始化SKPaint之後呼叫的第一個呼叫：

void OnCanvasViewPaintSurface(object sender, SKPaintSurfaceEventArgs args)
{
    SKImageInfo info = args.Info;
    SKSurface surface = args.Surface;
    SKCanvas canvas = surface.Canvas;

    canvas.Clear();

    using (SKPaint strokePaint = new SKPaint())
    using (SKPaint fillPaint = new SKPaint())
    {
        strokePaint.Style = SKPaintStyle.Stroke;
        strokePaint.Color = SKColors.Black;
        strokePaint.StrokeCap = SKStrokeCap.Round;

        fillPaint.Style = SKPaintStyle.Fill;
        fillPaint.Color = SKColors.Gray;

        // Transform for 100-radius circle centered at origin
        canvas.Translate(info.Width / 2f, info.Height / 2f);
        canvas.Scale(Math.Min(info.Width / 200f, info.Height / 200f));
        ...
    }
}

有 60 個不同大小的標記，必須在時鐘的圓形中繪製。呼叫 DrawCircle 會在點（0， –90）繪製該圓形，相對於時鐘中心對應至 12：00。呼叫 RotateDegrees 會在每次刻度標記之後，將旋轉角度遞增 6 度。變數 angle 僅用來判斷繪製大型圓形或小圓形：

void OnCanvasViewPaintSurface(object sender, SKPaintSurfaceEventArgs args)
{
    ...
        // Hour and minute marks
        for (int angle = 0; angle < 360; angle += 6)
        {
            canvas.DrawCircle(0, -90, angle % 30 == 0 ? 4 : 2, fillPaint);
            canvas.RotateDegrees(6);
        }
    ...
    }
}

最後， PaintSurface 處理程式會取得目前的時間，並計算小時、分鐘和第二手的旋轉度。每隻手都會繪製在 12：00 位置，讓旋轉角度相對於該位置：

void OnCanvasViewPaintSurface(object sender, SKPaintSurfaceEventArgs args)
{
    ...
        DateTime dateTime = DateTime.Now;

        // Hour hand
        strokePaint.StrokeWidth = 20;
        canvas.Save();
        canvas.RotateDegrees(30 * dateTime.Hour + dateTime.Minute / 2f);
        canvas.DrawLine(0, 0, 0, -50, strokePaint);
        canvas.Restore();

        // Minute hand
        strokePaint.StrokeWidth = 10;
        canvas.Save();
        canvas.RotateDegrees(6 * dateTime.Minute + dateTime.Second / 10f);
        canvas.DrawLine(0, 0, 0, -70, strokePaint);
        canvas.Restore();

        // Second hand
        strokePaint.StrokeWidth = 2;
        canvas.Save();
        canvas.RotateDegrees(6 * dateTime.Second);
        canvas.DrawLine(0, 10, 0, -80, strokePaint);
        canvas.Restore();
    }
}

時鐘當然是功能性的，雖然手相當粗暴：

如需更具吸引力的時鐘，請參閱 SkiaSharp 中的 SVG 路徑數據一文。

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