【动画进阶】神奇的 3D 磨砂玻璃透视效果

2023-08-08 10:00 由 ChokCoco 发表于 #前端开发

最近，群友分享了一个很有意思的效果：

原效果的网址：frosted-glass。该效果的几个核心点：

毛玻璃磨砂效果
卡片的 3D 旋转跟随效果
整体透明度和磨砂感、以及卡片的 3D 形态会随着用户移动鼠标而进行动态变化

原效果实现的较为复杂，并且实际体验卡顿感较强。本文，我们就将尝试一步一步用更为简单的方式还原复现这个效果。

构建基础骨架

首先，我们快速实现整个效果的基础骨架。其核心代码如下：

<div id="element"></div>

body {
    width: 100vw;
    height: 100vh;
    background: url(https://picsum.photos/id/242/1920/1080);
}

div {
    width: 600px;
    height: 300px;
    background: #fff;
    box-shadow: 0 20px 40px 1px rgba(0, 0, 0, 0.12);
}

基于上述代码，我们可以快速得到如下效果：

这里，我们实现了一个白色背景的 div 元素，并且给 body 设置了一张背景图。

接着，我们就一步一步实现上面说的 3 个关键点：

毛玻璃磨砂效果
3D 卡片效果
整体透明度和磨砂感、以及卡片的 3D 形态会随着用户移动鼠标而进行动态变化

实现毛玻璃磨砂效果

毛玻璃磨砂效果，是最为简单的一步。在 CSS 中，我们如今可以使用 backdrop-filter 滤镜进行实现。

毛玻璃效果是一种视觉效果，通常用于美化设计或增加隐私保护。它通过模糊化图像的某些区域来达到这种效果，使图像看起来有一层轻微的模糊，同时仍然清晰可见。毛玻璃效果可以应用于图像、文本、按钮等各种 UI 元素上，为用户提供更加优雅和良好的视觉体验。

backdrop-filter 滤镜最为常见的使用场景，就是实现毛玻璃效果。

在没有 backdrop-filter 属性前，我们想实现如下所示的毛玻璃效果，是比较困难的：

在有了 backdrop-filter 属性后，毛玻璃效果的实现就非常简单了。

仅仅需要如下一段简单的代码：

<div class="bg">
    <div>Normal</div>
    <div class="g-filter">filter</div>
    <div class="g-backdrop-filter">backdrop-filter</div>
</div>

.bg {
    background: url(image.png);
    
    & > div {
        width: 300px;
        height: 200px;
        background: rgba(255, 255, 255, .7);
    }
    .g-filter {
        filter: blur(6px);
    }
    .g-backdrop-filter {
        backdrop-filter: blur(6px);
    }
}

下面列出了 3 种效果，分别是：

正常情况，没有使用任何滤镜；
元素作用了 filter: blur(6px)；
元素作用了 backdrop-filter: blur(6px)。

效果对比图如下：

完整代码，戳这里：CodePen Demo -- filter 与 backdrop-filter 对比

这里的核心就在于，使用透明背景，加上 backdrop-filter: blur() 即可实现毛玻璃效果。

我们改造一下我们的代码，添加上毛玻璃效果：

div {
    width: 600px;
    height: 300px;
    backdrop-filter: blur(15px);
    background: linear-gradient(rgba(255, 255, 255, 0.1), rgba(0, 0, 0, 0.5));
    box-shadow: 0 20px 40px 1px rgba(0, 0, 0, 0.12);
}

效果如下：

卡片的 3D 旋转跟随效果

OK，接下来，如何实现 3D 卡片效果呢？

这个效果之前在让交互更加生动！有意思的鼠标跟随 3D 旋转动效实现过一次，我们复习一下。

这个交互效果主要有两个核心：

借助了 CSS 3D 的能力
元素的旋转需要和鼠标的移动相结合

我们的目标是实现这样一个动画效果：

这里，我们其实有两个核心元素：

鼠标活动区域
旋转物体本身

鼠标在鼠标活动区域内的移动，会影响旋转物体本身的 3D 旋转，而旋转的方向其实可以被分解为 X 轴方向与 Y 轴方向。

我们来看一下，假设我们的 HTML 结构如下：

<body>
    <div id="element"></div>
</body>

得到这样一个图形：

这里，body 的范围就是整个鼠标可活动区域，也是我们添加鼠标的 mousemove 事件的宿主 target，而 #element 就是需要跟随鼠标一起转动的旋转物体本身。

因为整个效果是需要基于 CSS 3D 的，我们首先加上简单的 CSS 3D 效果：

body {
    width: 100vw;
    height: 100vh;
    transform-style: preserve-3d;
    perspective: 500px;
}

div {
    width: 200px;
    height: 200px;
    background: #000;
    transform-style: preserve-3d;
}

效果如下：

没有什么不一样。这是因为还没有添加任何的 3D 变换，我们给元素添加 X、Y 两个方向的 rotate() 试一下（注意，这里默认的旋转圆心即是元素中心）：

div {
     transform: rotateX(15deg) rotateY(30deg);
}

效果如下，是有那么点意思了：

好，接下来，我们的目标就是通过结合 mouseover 事件，让元素动起来。

控制 X 方向的移动

当然，为了更加容易理解，我们把动画拆分为 X、Y 两个方向上的移动。首先看 X 方向上的移动：

这里，我们需要以元素的中心为界：

当鼠标在中心右侧连续移动，元素绕 Y 轴移动，并且值从 0 开始，越来越大，范围为(0, +∞)deg
反之，当鼠标在中心左侧连续移动，元素绕 Y 轴移动，并且值从 0 开始，越来越小，范围为(-∞, 0)deg

这样，我们可以得到这样一个公式：

rotateY = (鼠标 x 坐标 - 元素左上角 x 坐标 - 元素宽度的一半)deg

通过绑定 onmousemove 事件，我们尝试一下：

const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");

mouseOverContainer.onmousemove = function(e) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcY = e.clientX - box.x - (box.width / 2);
    
  element.style.transform  = "rotateY(" + calcY + "deg) ";
}

效果如下：

好吧，旋转的太夸张了，因此，我们需要加一个倍数进行控制：

const multiple = 20;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");

mouseOverContainer.onmousemove = function(e) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcY = (e.clientX - box.x - (box.width / 2)) / multiple;
    
  element.style.transform  = "rotateY(" + calcY + "deg) ";
}

通过一个倍数约束后，效果好了不少：

控制 Y 方向的移动

同理，我们利用上述的方式，同样可以控制 Y 方向上的移动：

const multiple = 20;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");

mouseOverContainer.onmousemove = function(e) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcX = (e.clientY - box.y - (box.height / 2)) / multiple;
    
  element.style.transform  = "rotateX(" + calcX + "deg) ";
};

效果如下：

当然，在这里，我们会发现方向是元素运动的方向是反的，所以需要做一下取反处理，修改下 calcX 的值，乘以一个 -1 即可：

let calcX = (e.clientY - box.y - (box.height / 2)) / multiple * -1;

结合 X、Y 方向的移动

OK，到这里，我们只需要把上述的结果合并一下即可，同时，上面我们使用的是 onmousemove 触发每一次动画移动。现代 Web 动画中，我们更倾向于使用 requestAnimationFrame 去优化我们的动画，确保每一帧渲染一次动画即可。

完整的改造后的代码如下：

const multiple = 20;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");

function transformElement(x, y) {
  let box = element.getBoundingClientRect();
  let calcX = -(y - box.y - (box.height / 2)) / multiple;
  let calcY = (x - box.x - (box.width / 2)) / multiple;
  
  element.style.transform  = "rotateX("+ calcX +"deg) "
                        + "rotateY("+ calcY +"deg)";
}

mouseOverContainer.addEventListener('mousemove', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    transformElement(e.clientX, e.clientY);
  });
});

至此，我们就能简单的实现鼠标跟随 3D 旋转动效：

设置平滑出入

现在，还有最后一个问题，就是当我们的鼠标离开活动区域时，元素的 transform 将停留在最后一帧，正确的表现应该是复原到原状。因此，我们还需要添加一些事件监听做到元素的平滑复位。

通过一个 mouseleave 事件配合元素的 transition 即可。

div {
    // 与上述保持一致...
    transition: all .2s;
}

mouseOverContainer.addEventListener('mouseleave', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    element.style.transform = "rotateX(0) rotateY(0)";
  });
});

至此，我们就可以完美的实现平滑出入，整体效果最终如下：

完整的代码，你可以戳这里：CodePen Demo -- CSS 3D Rotate With Mouse Move

基于上述的铺垫，我们改造一下我们的 DEMO，只是把上述 DEMO 中中心的黑块，替换成我们的毛玻璃元素，将背景替换成图片。

完整的代码：

<div id="element"></div>

CSS 代码：

body {
    width: 100vw;
    height: 100vh;
    transform-style: preserve-3d;
    background: url(https://picsum.photos/id/242/1920/1080);
}

div {
    width: 600px;
    height: 300px;
    transform-style: preserve-3d;
    backdrop-filter: blur(15px);
    background: linear-gradient(rgba(255, 255, 255, 0.1), rgba(0, 0, 0, 0.5));
    transition: all 0.3s;
}

Javascript 代码：

const multiple = 25;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");

function transformElement(x, y) {
  const box = element.getBoundingClientRect();
  const calcX = -(y - box.y - (box.height / 2)) / multiple;
  const calcY = (x - box.x - (box.width / 2)) / multiple;
  let angle = Math.floor(getMouseAngle((y - box.y - (box.height / 2)), (x - box.x - (box.width / 2))));

  element.style.transform  = "rotateX("+ calcX +"deg) " + "rotateY("+ calcY +"deg)";
}

mouseOverContainer.addEventListener('mousemove', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    transformElement(e.clientX, e.clientY);
  });
});

mouseOverContainer.addEventListener('mouseleave', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    element.style.transform = "rotateX(0) rotateY(0)";
  });
});

这样，我们的当前的整个 DEMO 效果就变成了这样：

透明度变化

OK，最后，剩下最关键一步。我们需要让整个卡片的磨砂感和透明度不一样，随着整体鼠标的 Hover 位置而实时发生变化。

这里我们会用到两个核心是技术：

mask 遮罩，改变 background 的透明度
利用 CSS @property 实现 mask 和 background 的渐变角度变换动画效果

这里是整个效果最为复杂的地方。

我们一个一个来理解。

首先，基于 background 透明度实现的毛玻璃效果，我们可以利用 mask 让整个毛玻璃效果的透明度不均匀一致。

什么意思呢？看看这张图：

利用 mask，我们就能让毛玻璃效果不均与。上述对比图中，图 2 和图 3 的 mask 的角度分别是 90deg、270deg。

那么，我们只需要在 HOVER 的过程中，动态的算出当前鼠标的位置相对于元素中心的角度值，赋值给 mask 即可！

像是这样：mask: linear-gradient(var(--angle), rgba(255, 255, 255, .5), #fff);，其中 --angle 的值，由 JavaScript 计算，实时传给 mask 即可。

并且，由于，渐变是不支持过渡动画的，因此，我们需要 CSS @property 来实现 mask 角度变化的动画效果。

这里核心的代码如下：

div {
    width: 600px;
    height: 300px;
    backdrop-filter: blur(15px);
    background: linear-gradient(var(--angle), rgba(255, 255, 255, 0.1), rgba(0, 0, 0, 0.5));
    mask: linear-gradient(var(--angle), rgba(255, 255, 255, .5), #fff);
    transition: all 0.3s, --angle 0.3s;
}

const multiple = 25;
const mouseOverContainer = document.getElementsByTagName("body")[0];
const element = document.getElementById("element");

function transformElement(x, y) {
  const box = element.getBoundingClientRect();
  const calcX = -(y - box.y - (box.height / 2)) / multiple;
  const calcY = (x - box.x - (box.width / 2)) / multiple;
  let angle = Math.floor(getMouseAngle((y - box.y - (box.height / 2)), (x - box.x - (box.width / 2))));

  element.style.transform  = "rotateX("+ calcX +"deg) " + "rotateY("+ calcY +"deg)";
  element.style.setProperty("--angle", `${-angle}deg`);
}

function getMouseAngle(x, y) {
  const radians = Math.atan2(y, x);
  let angle = radians * (180 / Math.PI);
  
  if (angle < 0) {
    angle += 360;
  }
  
  return angle;
}

mouseOverContainer.addEventListener('mousemove', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    transformElement(e.clientX, e.clientY);
  });
});

mouseOverContainer.addEventListener('mouseleave', (e) => {
  window.requestAnimationFrame(function(){
    element.style.transform = "rotateX(0) rotateY(0)";
  });
});

上面的代码，有两点需要再解释一下：

getMouseAngle() ·用于计算当前鼠标位置相对于元素中心点的角度值
我们同时将角度变化设置给了 background 渐变背景，这样会让背景的渐变角度也跟随变化，能够让整体效果更好

如此一下，我们的整体效果就变成了这样：

完美！整体动画连贯，hover 时不卡顿，而且效果丝滑了不少。

至此，我们就完美的还原了整个效果。当然，在最后的难点这里，如果你对 mask 和 CSS @property 之前并不了解，代码看起来以及整体理解起来可能会有所困难，你可以先看看如下两篇文章：

CSS @property，让不可能变可能
奇妙的 CSS MASK

完整的 DEMO 效果，你可以戳这里 CodePen Demo -- CSS 3D Rotate With Mouse Move

最后

好了，本文到此结束，希望对你有帮助 😃

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