【转】2D动画：view的Matrix

Matrix，中文里叫矩阵，高等数学里有介绍，在图像处理方面，主要是用于平面的缩放、平移、旋转等操作。

        首先介绍一下矩阵运算。加法和减法就不用说了，太简单了，对应位相加就好。图像处理，主要用到的是乘法。下面是一个乘法的公式：

        在Android里面，Matrix由9个float值构成，是一个3*3的矩阵。如下图。

        

没专业工具，画的挺难看。解释一下，上面的sinX和cosX，表示旋转角度的cos值和sin值，注意，旋转角度是按顺时针方向计算的。translateX和translateY表示x和y的平移量。scale是缩放的比例，1是不变，2是表示缩放1/2，这样子。

        下面在Android上试试Matrix的效果。

 

public class MyView extends View {  
  
    private Bitmap mBitmap;  
  
    private Matrix mMatrix = new Matrix();  
  
    public MyView(Context context) {  
  
        super(context);  
  
        initialize();  
  
    }  
  
    private void initialize() {       
  
        mBitmap = ((BitmapDrawable)getResources().getDrawable(R.drawable.show)).getBitmap();          
  
        float cosValue = (float) Math.cos(-Math.PI/6);  
  
        float sinValue = (float) Math.sin(-Math.PI/6);  
  
        mMatrix.setValues(  
  
                new float[]{  
  
                        cosValue, -sinValue, 100,  
  
                        sinValue, cosValue, 100,  
  
                        0, 0, 2});  
  
    }  
  
    @Override protected void onDraw(Canvas canvas) {  
  
//      super.onDraw(canvas);  //当然，如果界面上还有其他元素需要绘制，只需要将这句话写上就行了。  
  
        canvas.drawBitmap(mBitmap, mMatrix, null);  
  
    }  
  
}  

 

 

运行结果如下：

        以左上角为顶点，缩放一半，逆时针旋转30度，然后沿x轴和y轴分别平移50个像素，代码 里面写的是100，为什么是平移50呢，因为缩放了一半。

       大家可以自己设置一下Matrix的值，或者尝试一下两个Matrix相乘，得到的值设置进去，这样才能对Matrix更加熟练。

这里讲的直接赋值的方式也许有点不好理解，不过还好，andrid提供了对矩阵的更方便的方法

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Android里面提供了对Matrix操作的一系

列方便的接口。

    Matrix的操作，总共分为translate（平移），rotate（旋转），scale（缩放）和skew（倾斜）四种，每一种变换在

Android的API里都提供了set, post和pre三种操作方式,除了translate，其他三种操作都可以指定中心点。

    set是直接设置Matrix的值，每次set一次，整个Matrix的数组都会变掉。

    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。例如，要将一个图片旋
转30度，然后平移到(100,100)的地方，那么可以这样做:

 

Matrix m = new Matrix();  
  
m.postRotate(30);  
  
m.postTranslate(100, 100); 

 

 

这样就达到了想要的效果。
    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。例如上面的例子，如果用pre的话
，就要这样:

Matrix m = new Matrix();  
  
m.setTranslate(100, 100);  
  
m.preRotate(30);  

旋转、缩放和倾斜都可以围绕一个中心点来进行，如果不指定，默认情况下，是围绕(0,0)点来进行。

    下面给出一个例子。

 

package chroya.demo.graphics;  
  
import android.content.Context;  
import android.graphics.Bitmap;  
import android.graphics.Canvas;  
import android.graphics.Matrix;  
import android.graphics.Rect;  
import android.graphics.drawable.BitmapDrawable;  
import android.util.DisplayMetrics;  
import android.view.MotionEvent;  
import android.view.View;  
  
public class MyView extends View {  
      
    private Bitmap mBitmap;  
    private Matrix mMatrix = new Matrix();  
      
    public MyView(Context context) {  
        super(context);  
        initialize();  
    }  
  
    private void initialize() {  
          
        Bitmap bmp = ((BitmapDrawable)getResources().getDrawable(R.drawable.show)).getBitmap();  
        mBitmap = bmp;  
        /*首先，将缩放为100*100。这里scale的参数是比例。有一点要注意，如果直接用100/ 
bmp.getWidth()的话，会得到0，因为是整型相除，所以必须其中有一个是float型的，直接用100f就好。*/  
        mMatrix.setScale(100f/bmp.getWidth(), 100f/bmp.getHeight());  
                //平移到（100，100）处  
        mMatrix.postTranslate(100, 100);  
                //倾斜x和y轴，以（100，100）为中心。  
        mMatrix.postSkew(0.2f, 0.2f, 100, 100);  
    }  
      
    @Override protected void onDraw(Canvas canvas) {  
//      super.onDraw(canvas);  //如果界面上还有其他元素需要绘制，只需要将这句话写上就行了。  
          
        canvas.drawBitmap(mBitmap, mMatrix, null);  
    }  
}  

 

 

运行效果如下：

    红色的x和y表示倾斜的角度，下面是x，上面是y。看到了没，Matrix就这么简单。

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抽象的说pre方法是向前"生长", post方法是向后"生长"，具体拿个例子来说，比如一个matrix调用了下列一系列的方法：

   matrix.preScale(0.5f, 1);  matrix.preTranslate(10, 0); matrix.postScale(0.7f, 1);  matrix.postTranslate(15, 0); 则坐标变换经过的4个变换过程依次是：

translate(10, 0) -> scale(0.5f, 1) -> scale(0.7f, 1) -> translate(15, 0),

所以对matrix方法的调用顺序是很重要的，不同的顺序往往会产生不同的变换效果。pre 方法的调用顺序和post方法的互不影响，即以下的方法调用和前者在真实坐标变换顺序里是一致的， matrix.postScale(0.7f, 1); matrix.preScale(0.5f, 1);  matrix.preTranslate(10, 0); matrix.postTranslate(15, 0);

 

  而matrix的set方法则会对先前的pre和post操作进行刷除，而后再设置它的值，比如下列的方法调用: 

matrix.preScale(0.5f, 1);  matrix.postTranslate(10, 0); matrix.setScale(1, 0.6f); matrix.postScale(0.7f, 1); matrix.preTranslate(15, 0); 其坐标变换顺序是

translate(15, 0) -> scale(1, 0.6f) ->  scale(0.7f, 1).

setScale重新设置了矩阵的值，之前的两个变换是无效的了，所以最终的显示效果只有三个变换效果。

 

    Canvas里scale, translate, rotate, concat方法都是pre方法，如果要进行更多的变换可以先从canvas获得matrix, 变换后再设置回canvas.

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Matrix的操作

        Matrix的操作，总共分为translate（平移），rotate（旋转），scale（缩放）和skew（倾斜）四种，每一种变换在 Android的API里都提供了set, post和pre三种操作方式,除了translate，其他三种操作都可以指定中心点。 
       set是直接设置Matrix的值，每次set一次，整个Matrix的数组都会变掉。 
       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。例如，要将一个图片旋转30度，然后平移到(100,100)的地方，那么可以这样做。
Matrix m = new Matrix();   
m.postRotate(30);   
m.postTranslate(100, 100);   

Matrix m = new Matrix();
m.postRotate(30);  /////(p1)
m.postTranslate(100, 100);  ////(p2) 

   === (p1) (p2)m

（矩阵从左往右计算。。。）

 

这样就达到了想要的效果。

 
    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。例如上面的例子，如果用pre的话，就要这样:

Matrix m = new Matrix();   
m.setTranslate(100, 100);     ////p3
m.preRotate(30);                  ////p4

       ===  m(p4)（p3）

 

  旋转、缩放和倾斜都可以围绕一个中心点来进行，如果不指定，默认情况下，是围绕(0,0)点来进行

转载地址：http://blog.csdn.net/flowingflying

上学习的小例子是从左上角进行扩展动画，如果我们需要在中心进行扩展，相关的代码如下：

public class ViewAnimation1 extends Animation{
    private float centerX,centerY; 
    
    @Override
    public void initialize(int width, int height, int parentWidth, int parentHeight) { 
        super.initialize(width, height, parentWidth, parentHeight); 
        centerX =  width/2.0f;
        centerY = height/2.0f;
        setDuration(2500);
        setFillAfter(true);
        setInterpolator(new LinearInterpolator());        
    }
   
    @Override
    protected void applyTransformation(float interpolatedTime, Transformation t) { 
        final Matrix matrix = t.getMatrix();
        Log.v("WEI","orignal matrix  " + matrix);
        matrix.setScale(interpolatedTime, interpolatedTime); 
        matrix.preTranslate(-lastPointX, -lastPointX); 
        matrix.postTranslate(centerX, centerY);
        Log.v("WEI"," target matrix  " + matrix); 
    }
}

矩阵

这里动画代码较之一开始的小例子有些令人困惑，需要先弄明白Matrix。从Android的reference和例子的LogCat跟踪，我们知道Matrix是一个3×3的矩阵，具体为：

而通过getMatrix()获得的是View没有发生动画变化的矩阵，即单位矩阵：

赋值操作

setScale()、setXXX()表示直接设置矩阵。执行matrix.setScale(interpolatedTime,interpolatedTime)后就获得下左图的view，我们需要进一步将移动位置，移动到下右图。

setXXX()相当于赋值操作。赋值的操作有以下：

matrix.reset() ：设置为单位矩阵
matrix.setScale() ：如上左图，以（0,0）为支点进行缩放
matrix.setTranslate()
matrix.setRotate()
matrix.setSkew()

乘操作：前乘和后乘

如果我们在setScale()后，进行 setTranslate()操作，等于进行了两次赋值，最终值是后面的赋值，也就是前面setScale()无效。我们将看到的是整个view的移动， 没有缩放效果。为此需要使用preXXX()和postXXX()的操作。在数学上是矩阵的计算，pre表示在作为前面的参数乘以一个矩阵，即 M’=M*other，M为前乘；post表示作为后面参数乘一个矩阵M’=other*M，M为后乘，而set表示设置矩阵M=other。在图像处理 上，pre表示先进行某个图像处理，接着是set的图像处理，最后是post的图像处理。

要实现目标效果，我们也可以通过下面的方法：

final Matrix matrix = t.getMatrix();
matrix.setScale(interpolatedTime, interpolatedTime);
matrix.postTranslate(centerX*(1-interpolatedTime), centerY*(1-interpolatedTime));

在图像处理上，先进行缩放，如左图，然后平移到右图位置。在数学上，也很容易证明

如果通过下面的方式：

final Matrix matrix = t.getMatrix();
matrix.setScale(interpolatedTime, interpolatedTime);
matrix.preTranslate(-centerX, -centerY);
matrix.postTranslate(centerX, centerY);

在图像上，先将图像移动（-centerX，-centerY），相当将中心点方在（0,0）的位置上，然后缩放，最后将中心点移动到（centerX，centerY），如图所示：

在数学上也和容易证明：

或者

Matrix运算真是神奇，事实上，layout动画也是通过Matrix类来实现的。

矩阵计算

Matrix类还提供了直接矩阵计算方式。Matrix a=new Matrix()相当于创建一个单位矩阵。

a.set(b)，就是赋值a = b；

a.preConCat(b)，相当于前乘，即 a=a×b；

a.postConCat(b)，相当于前乘，即 a=b×a；

c.setConcat(a,b)，相当于c=a×b;

对于例子，我们可以设置3个矩阵，分别表示3种图形效果；

Matrix m1 = new Matrix();
m1.setScale(interpolatedTime, interpolatedTime); 

Matrix m2 = new Matrix();
m2.setTranslate(-centerX, -centerY); 

Matrix m3 = new Matrix();
m3.setTranslate(centerX, centerY);

要实现同样的例子效果，可以：

//matrix = m1
matrix.preConcat(m2);   //matrix = matrix * m2 = m1 * m2;
matrix.postConcat(m3); //matrix = m3 * matrix = m 3 * (m1* m2) = m3 * m1 *m2;

或者

// matrix = m1 * m2;
matrix.setConcat(m3, matrix); //matrix = m3 * matrix = m3* (m1* m2) = m3 * m1 * m2;