炫酷的3D球体文字云效果！

起因

前些日子在网上看到了一个h5的比较炫的3D球体文字效果，感觉挺有意思，就准备在Android侧进行一下复现，废话少说，先看一下效果(gif看上去有些卡，实际不会)

炫酷的3D球体文字云效果！

核心原理

文字坐标

首先要做的就是为每个文字确定一个坐标，Android采用的是左手坐标系，而且我们的效果又是一个球体，所以我采用了球面坐标系计算每个文字的坐标。

y = radius * cos(Math.toRadians(this.upDegree))
z = -radius * sin(Math.toRadians(this.upDegree)) * sin(Math.toRadians(this.bottomDegree))
x = radius * sin(Math.toRadians(this.upDegree)) * cos(Math.toRadians(this.bottomDegree))

其中radius为圆心到球面的连线长度，也就是球体的半径，upDegree为连线与y轴正方向的夹角，范围为[0，180]，bottomDegree为连线在xz轴确定的平面上的投影与x轴正方向的夹角,范围为[0,360].

文字颜色与大小

当文字转到与x轴正方向夹角为90度的时候，此时文字最大，颜色最深，270度时最小，颜色最浅，270度到360度则是上述过程的逆过程。为此我们定义一个变量factor用于描述文字颜色和大小的改变程度，范围为【minFactor，1】minFactor可以通过外部变量传入。

根据前面的描述，我们可以确定factor的函数为

 factor = minFactor.coerceAtLeast(
            when (bottomDegree) {
                in 0.0..90.0 -> {
                    1.0 / Math.PI * Math.toRadians(bottomDegree) + 0.5
                }
                in 270.0..360.0 -> {
                    1.0 / Math.PI * Math.toRadians(bottomDegree) - 1.5
                }
                else -> {
                    -1.0 / Math.PI * Math.toRadians(bottomDegree) + 1.5
                }
            }
        )

通过在不同的角度我构建了三个分段的线性函数来表示。

计算文字坐标

定义类WordItem用以表示每个文字，坐标以及其对应的factor，在onMeasure的时候为所有文字计算相应的坐标，并存储在wordItemList成员变量中。

class WordItem(
    var text: String,
    var upDegree: Double = 0.0,
    var bottomDegree: Double = 0.0,
    var x: Double = 0.0,
    var y: Double = 0.0,
    var z: Double = 0.0,
    var factor: Double = 0.0
) {

    fun cal(radius: Double, upDegree: Double, bottomDegree: Double, minFactor: Double) {
        this.upDegree = upDegree % 180
        this.bottomDegree = bottomDegree % 360
        y = radius * cos(Math.toRadians(this.upDegree))
        z = -radius * sin(Math.toRadians(this.upDegree)) * sin(Math.toRadians(this.bottomDegree))
        x = radius * sin(Math.toRadians(this.upDegree)) * cos(Math.toRadians(this.bottomDegree))
        factor = minFactor.coerceAtLeast(
            when (bottomDegree) {
                in 0.0..90.0 -> {
                    1.0 / Math.PI * Math.toRadians(bottomDegree) + 0.5
                }
                in 270.0..360.0 -> {
                    1.0 / Math.PI * Math.toRadians(bottomDegree) - 1.5
                }
                else -> {
                    -1.0 / Math.PI * Math.toRadians(bottomDegree) + 1.5
                }
            }
        )
    }

    fun move(radius: Double, upOffset: Double, bottomOffset: Double, minFactor: Double) {
        cal(radius, upDegree + upOffset, bottomDegree + bottomOffset, minFactor)
    }
}

private fun genWordItemList(): MutableList<WordItem>? {
        wordList?.let { list ->
            val wordItemList = mutableListOf<WordItem>()
            var upDegree = 0.0
            for (row in 0 until circleRowNum) {
                upDegree += upDegreeGap
                upDegree %= 180.0
                var bottomDegree = 0.0
                for (col in 0 until perNumInCircle) {
                    val index = row * perNumInCircle + col
                    if (index < wordList?.size ?: 0) {
                        bottomDegree += bottomDegreeGap
                        bottomDegree %= 360.0
                        val wordItem = WordItem(list[index])
                        wordItem.cal(radius, upDegree, bottomDegree, minFactor)
                        wordItemList.add(wordItem)
                    }
                }
            }
            return wordItemList
        }
        return null
    }

绘制文字

首先根据factor设置画笔文字的大小以及相应的alpha值，然后在根据文字大小计算其相应的位置，进行绘制,并且不断增加bottomDegreeOffset，修改每个文字的坐标，实现旋转。

canvas?.let { canvas ->
            wordItemList?.forEach { wordItem ->
                wordItem.move(radius, 0.0, 1.0, minFactor)
                paint.textSize = (wordItem.factor * maxTextSize).toFloat()
                paint.alpha = 30.coerceAtLeast((wordItem.factor * 255).toInt())
                textRect.setEmpty()
                paint.getTextBounds(wordItem.text, 0, wordItem.text.length, textRect)
                canvas.drawText(
                    wordItem.text,
                    ((width - paddingLeft - paddingRight) / 2 + wordItem.x - textRect.width() / 2).toFloat(),
                    ((height - paddingTop - paddingBottom) / 2 + wordItem.y - textRect.height() / 2).toFloat(),
                    paint
                )
            }
            postInvalidate()
        }

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