HTML5之SVG 2D入門6—視窗坐標(biāo)系與用戶坐標(biāo)系及變換概述

坐標(biāo)系統(tǒng)
SVG存在兩套坐標(biāo)系統(tǒng)：視窗坐標(biāo)系與用戶坐標(biāo)系。默認(rèn)情況下，用戶坐標(biāo)系與視窗坐標(biāo)系的點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的，都為原點(diǎn)在視窗的左上角，x軸水平向右，y軸豎直向下；如下圖所示： 

SVG的視窗位置一般是由CSS指定，尺寸由SVG元素的屬性width和height設(shè)置，但是如果SVG是存儲(chǔ)在embedded對(duì)象中(例如object元素，或者其他SVG元素)，而且包含SVG的文檔是用CSS或者XSL格式化的，并且這些外圍對(duì)象的CSS或者其他指定尺寸的值已經(jīng)可以計(jì)算出視窗的尺寸了，則此時(shí)會(huì)使用外圍對(duì)象的尺寸。

這里需要區(qū)分視窗，視窗坐標(biāo)系，用戶坐標(biāo)系的概念：

視窗：指的是網(wǎng)頁(yè)上面可視的矩形局域，長(zhǎng)度和寬度都是有限的，這個(gè)區(qū)域一般與外圍對(duì)象的尺寸有關(guān)。

視窗坐標(biāo)系：本質(zhì)是一個(gè)坐標(biāo)系，有原點(diǎn)，x軸與y軸；而且在兩個(gè)方向上是無(wú)限延伸的。默認(rèn)情況下，原點(diǎn)在視窗的左上角，x軸水平向右，y軸豎直向下?？梢詫?duì)這個(gè)坐標(biāo)系的點(diǎn)進(jìn)行變換。

用戶坐標(biāo)系：本質(zhì)是一個(gè)坐標(biāo)系，有原點(diǎn)，x軸與y軸；而且在兩個(gè)方向上是無(wú)限延伸的。默認(rèn)情況下，原點(diǎn)在視窗的左上角，x軸水平向右，y軸豎直向下。可以對(duì)這個(gè)坐標(biāo)系的點(diǎn)進(jìn)行變換。

默認(rèn)情況下，視窗坐標(biāo)系與用戶坐標(biāo)系是重合的，但是這里需要注意，視窗坐標(biāo)系屬于的是創(chuàng)建視窗的元素，視窗坐標(biāo)系確定好以后，整個(gè)視窗的坐標(biāo)基調(diào)就確定了。但是用戶坐標(biāo)系是屬于每個(gè)圖形元素的，只要圖形進(jìn)行了坐標(biāo)變換，就會(huì)創(chuàng)建新的用戶坐標(biāo)系，這個(gè)元素中所有的坐標(biāo)和尺寸都使用這個(gè)新的用戶坐標(biāo)系。

簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)：視窗坐標(biāo)系描述了視窗中所有元素的初始坐標(biāo)概況，用戶坐標(biāo)系描述了每個(gè)元素的坐標(biāo)概況，默認(rèn)情況下，所有元素都使用默認(rèn)的與視窗坐標(biāo)系重合的那個(gè)用戶坐標(biāo)系。

坐標(biāo)空間變換
讓我們回顧一下canvas用戶坐標(biāo)的變換，它們是通過(guò)平移，縮放，旋轉(zhuǎn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的；每次變換后對(duì)以后繪制的圖形都起作用，除非再次進(jìn)行變換，這是"當(dāng)前"用戶坐標(biāo)系統(tǒng)的概念。canvas只有唯一一個(gè)用戶坐標(biāo)系。
在SVG中，情況完全不同。SVG本身作為一種向量圖元素，它的兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)本質(zhì)上都可以算作"用戶坐標(biāo)系統(tǒng)"；SVG的兩個(gè)坐標(biāo)空間都是可以變換的：視窗空間變換和用戶空間變換。視窗空間變換由相關(guān)元素(這些元素創(chuàng)建了新的視窗)的屬性viewBox控制；用戶空間變換由圖形元素的transform屬性控制。視窗空間變換應(yīng)用于對(duì)應(yīng)的整個(gè)視窗，用戶空間變換應(yīng)用于當(dāng)前元素及其子元素。

視窗變換 - viewBox屬性

所有的能建立一個(gè)視窗的元素(看下一節(jié))，再加上marker,pattern,view元素，都有一個(gè)viewBox屬性。

viewBox屬性值的格式為(x0,y0,u_width,u_height)，每個(gè)值之間用逗號(hào)或者空格隔開(kāi)，它們共同確定了視窗顯示的區(qū)域：視窗左上角坐標(biāo)設(shè)為(x0,y0)、視窗的寬設(shè)為u_width，高為u_height；這個(gè)變換對(duì)整個(gè)視窗都起作用。

這里一定不要混淆：視窗的大小和位置已經(jīng)由創(chuàng)建視窗的元素和外圍的元素共同確定了(例如最外層的svg元素建立的視窗由CSS，width和height確定)，這里的viewBox其實(shí)是設(shè)置這個(gè)確定的區(qū)域能顯示視窗坐標(biāo)系的哪個(gè)部分。
viewBox的設(shè)置其實(shí)是包含了視窗空間的縮放和平移兩種變換。

變換的計(jì)算也很簡(jiǎn)單：以最外層的svg元素的視窗為例，假設(shè)svg的寬與長(zhǎng)設(shè)置為width,height，viewBox的設(shè)置為(x0,y0,u_width,u_height)。則繪制的圖形，寬和高的縮放比例分別為：width/u_width, height/u_height。視窗的左上角的坐標(biāo)設(shè)置為了(x0,y0)。

體會(huì)下面幾種代碼繪出的結(jié)果的不同：

在日常工作中，我們經(jīng)常需要完成的一個(gè)任務(wù)就是縮放一組圖形，讓它適應(yīng)它的父容器。我們可以通過(guò)設(shè)置viewBox屬性達(dá)到這個(gè)目的。

能建立新視窗的元素
任何時(shí)候，我們都可以嵌套視窗。創(chuàng)建新的視窗的時(shí)候，也會(huì)創(chuàng)建新的視窗坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系，當(dāng)然也包括裁減路徑也會(huì)創(chuàng)建新的。下列是能建立新視窗的元素列表：
svg：svg支持嵌套。
symbol：當(dāng)被use元素實(shí)例化的時(shí)候創(chuàng)建新的視窗。

image：引用svg元素時(shí)會(huì)創(chuàng)建新視窗。
foreignObject：創(chuàng)建新視窗去渲染里面的對(duì)象。

保持縮放的比例 - preserveAspectRatio屬性
有些時(shí)候，特別是當(dāng)使用viewBox的時(shí)候，我們期望圖形占據(jù)整個(gè)視窗，而不是兩個(gè)方向上按相同的比例縮放。而有些時(shí)候，我們卻是希望圖形兩個(gè)方向是按照固定的比例縮放的。使用屬性preserveAspectRatio就可以達(dá)到控制這個(gè)的目的。
這個(gè)屬性是所有能建立一個(gè)新視窗的元素，再加上image,marker,pattern,view元素都有的。而且preserveAspectRatio屬性只有在該元素設(shè)置了viewBox以后才會(huì)起作用。如果沒(méi)有設(shè)置viewBox，則preserveAspectRatio屬性會(huì)被忽略。
屬性的語(yǔ)法如下：preserveAspectRatio="[defer] <align> [<meetOrSlice>]"
注意3個(gè)參數(shù)之間需要使用空格隔開(kāi)。
defer:可選參數(shù)，只對(duì)image元素有效，如果image元素中preserveAspectRatio屬性的值以"defer"開(kāi)頭，則意味著image元素使用引用圖片的縮放比例，如果被引用的圖片沒(méi)有縮放比例，則忽略"defer"。所有其他的元素都忽略這個(gè)字符串。
align:該參數(shù)決定了統(tǒng)一縮放的對(duì)齊方式，可以取下列值：
  none - 不強(qiáng)制統(tǒng)一縮放，這樣圖形能完整填充整個(gè)viewport。
  xMinYMin - 強(qiáng)制統(tǒng)一縮放，并且把viewBox中設(shè)置的<min-x>和<min-y>對(duì)齊到viewport的最小X值和Y值處。
  xMidYMin - 強(qiáng)制統(tǒng)一縮放，并且把vivewBox中X方向上的中點(diǎn)對(duì)齊到viewport的X方向中點(diǎn)處，簡(jiǎn)言之就是X方向中點(diǎn)對(duì)齊，Y方向與上面相同。
  xMaxYMin - 強(qiáng)制統(tǒng)一縮放，并且把viewBox中設(shè)置的<min-x> + <width>對(duì)齊到viewport的X值最大處。
  類似的還有其他類型的值：xMinYMid,xMidYMid,xMaxYMid,xMinYMax,xMidYMax,xMaxYMax。這些組合的含義與上面的幾種情況類似。
meetOrSlice：可選參數(shù)，可以去下列值：
  meet - 默認(rèn)值，統(tǒng)一縮放圖形，讓圖形全部顯示在viewport中。
  slice - 統(tǒng)一縮放圖形，讓圖形充滿viewport，超出的部分被剪裁掉。

下圖詮釋了各種填充的效果：

用戶坐標(biāo)系的變換 - transform屬性
該類型變換是通過(guò)設(shè)置元素的transform屬性來(lái)指定的。這里需要注意，transform屬性設(shè)置的元素的變換，只影響該元素及其子元素，與別的元素?zé)o關(guān)，不影響別的元素。

平移 - translate
平移變換把相關(guān)的坐標(biāo)值平移到指定的位置，該變換需要傳入兩個(gè)軸上平移的量?？蠢樱?br />

旋轉(zhuǎn) - rotate
旋轉(zhuǎn)一個(gè)元素也是一個(gè)很常見(jiàn)的任務(wù)，我們可以使用rotate變換實(shí)現(xiàn)，該變換需要傳入旋轉(zhuǎn)的角度參數(shù)。看例子：

傾斜 - skew
transform還支持傾斜變換，可以是沿著x軸的(左右傾斜，正角度為向右傾斜，其實(shí)是傾斜了y軸)，或者是沿著y軸的(上下傾斜，正角度為向下傾斜，其實(shí)是傾斜了x軸)傾斜；該變換需要傳入一個(gè)角度參數(shù)，這個(gè)角度參數(shù)會(huì)決定傾斜的角度?？聪旅娴睦樱?br />

縮放 - scale
縮放對(duì)象由縮放變換完成，該變換接受2個(gè)參數(shù)，分別指定在水平和豎直上的縮放比例，如果第二個(gè)參數(shù)省略則與第一個(gè)參數(shù)取相同的值。看下面的例子：

平移變換[1 0 1 0 tx ty]：

變換鏈
transform屬性支持設(shè)置多個(gè)變換，這些變換只要中間用空格分開(kāi)，然后一起放到屬性中就可以了。執(zhí)行效果跟按順序獨(dú)立執(zhí)行這些變換是一樣的。

不帶單位的值被認(rèn)為帶的是"用戶單位"，就是當(dāng)前用戶坐標(biāo)系的單位值。
帶單位的情況

svg中相關(guān)單位與CSS中是一樣的：em,ex,px,pt,pc,cm,mm和in。長(zhǎng)度還可以使用"%"。
相對(duì)度量單位：em和ex也與CSS中一樣，是相對(duì)于當(dāng)前字體的font-size和x-height來(lái)說(shuō)的。
絕對(duì)度量單位：一個(gè)px是等于一個(gè)"用戶單位"的，也就是"5px"與"5"是一樣的。但是一個(gè)px是不是對(duì)應(yīng)一個(gè)像素，那就看有沒(méi)有進(jìn)行過(guò)一些變換了。
其他的幾個(gè)單位基本都是px的倍數(shù)：1pt=1.25px,1pc=15px,1mm=3.543307px,1cm=35.43307px,1in=90px。

如果最外層的SVG元素的width和height沒(méi)有指定單位(也就是"用戶單位")，則這些值會(huì)被認(rèn)為單位是px。

這一篇比較拗口，其實(shí)只要記住“圖形元素的坐標(biāo)和長(zhǎng)度指的是，經(jīng)過(guò)視窗坐標(biāo)系變換和用戶坐標(biāo)系變換雙重變換后，新用戶坐標(biāo)系的坐標(biāo)和長(zhǎng)度”就可以了。

實(shí)用參考：
腳本索引：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ff971910(v=vs.85).aspx
開(kāi)發(fā)中心：https://developer.mozilla.org/en/SVG
熱門參考：http://www.chinasvg.com/
官方文檔：http://www.w3.org/TR/SVG11/