动画与高级变换：开启图形设计的无限可能

前端

2023-12-16 10:15:57

第四章：高级变换与动画基础

在掌握了绘制和变换图形的基本知识后，我们踏入了本章的学习——高级变换与动画基础。

复合变换：矩阵的魔力

复合变换是指将多个变换操作按顺序应用到一个图形上。理解复合变换的精髓在于矩阵，它是一种数学工具，可以将一系列变换表示为一个单一的矩阵。通过矩阵相乘，我们可以轻松实现复合变换。

变换矩阵库

有了矩阵的加持，我们可以利用丰富的变换矩阵库来对图形进行各种各样的变换，包括平移、旋转、缩放、错切和投影。这些矩阵库大大简化了复合变换的操作，让我们可以轻松构建复杂的图形变换。

动画的奥秘

动画的本质是连续变换，让静态的图形动起来。动画有两个关键点：

逐帧变化： 将一系列稍有差异的图像按顺序播放，营造出运动的错觉。
插值： 在逐帧变化的基础上，通过插值算法平滑过渡图像之间的差异，让动画更加流畅自然。

技术指南：矩阵与动画的应用

为了加深理解，我们通过一个技术指南来演示矩阵和动画的实际应用。

步骤 1： 用矩阵实现旋转变换：

import numpy as np

# 创建旋转矩阵
theta = np.radians(30)  # 旋转角度
rotation_matrix = np.array([[np.cos(theta), -np.sin(theta)], [np.sin(theta), np.cos(theta)]])

# 应用旋转变换
original_image = ...  # 原始图像
rotated_image = original_image @ rotation_matrix

步骤 2： 使用插值创建动画：

import cv2

# 创建视频写入器
video_writer = cv2.VideoWriter('animation.avi', cv2.VideoWriter_fourcc(*'MJPG'), 25, (rotated_image.shape[1], rotated_image.shape[0]))

# 生成 100 帧动画
for i in range(100):
    # 旋转角度随着帧数线性变化
    theta = np.radians(i * 3)
    rotation_matrix = np.array([[np.cos(theta), -np.sin(theta)], [np.sin(theta), np.cos(theta)]])
    rotated_image = original_image @ rotation_matrix
    video_writer.write(rotated_image)

video_writer.release()