svg、canvas、css3d实现数据可视化（伪3D效果）

前言：

这次项目用到了一些自定义的数据可视化组件，我把我做的部分抽出来几个典型做个汇总。

分为如下：

星球环绕旋转图 -- 方法一： svg：animateMotion+ animateTransform 方法二：css3d
地图 -- svg渲染 + div悬浮框 + js事件
二维饼图（风车图） -- canvas： dragCircle 、 stopDragging
三棱锥 -- canvas + 对数排列
长方体 -- css3d + 增量增长
雨刮器（扇型饼图） -- zrender

星球环绕旋转图

效果展示：

有些图片（例如下面这个jpg动图）太大，进行了一定程度的压缩，有点模糊（＾_＾）。

我的碎碎念（*＾3＾）：
之所以出现两个版本的原因：本来用svg实现了一版，结果后来我这个星球的svg和同事的其他动画svg冲突了(⁎⁍̴̛ᴗ⁍̴̛⁎)，发生了巨大改变，本身svg又臭又长，改的太累，干脆用css3d重新画一个了( ´▽｀)。

步骤：

方法一：svg的animateMotion属性 + animateTransform属性

／／举例一个星球的动画
<animateMotion dur="6s" begin="0" repeatCount="indefinite">
  <mpath xlinkHref="#Path-12" /> //轨迹动画
</animateMotion>
<animateTransform ／／自身动画，靠近我的时候星球变大，远离我时变小
  id="first"
  attributeType="XML"
  attributeName="transform"
  type="scale"
  begin="0;second.end "
  from="1"
  to="0.512"
  dur="3s"
  fill="freeze"
/>
<animateTransform
  id="second"
  attributeType="XML"
  attributeName="transform"
  type="scale"
  begin="first.end"
  from="0.512"
  to="1"
  dur="3s"
  fill="freeze"
/>

方法二：css3d

参考链接：www.jianshu.com/p/2b85973ad…

html:

 <!-- 轨道 -->
<div class="orbit">
  <!-- 行星 -->
  <div class="planet planet1">
    <!-- <span class="name"></span> -->
  </div>
  <div class="planet planet2">
    <!-- <span class="name"></span> -->
  </div>
</div>

css:

.orbit { //轨道旋转，公转
  border: 5px solid red;
  transform-style: preserve-3d;
  padding: 65px;
  width: 500px;
  height: 500px;
  border-radius: 50%;
  animation: orbit-rotate 10s linear infinite;
}
.planet { ／／星球自转
  width: 50px;
  height: 50px;
  background: url('../../img/ball1.png') no-repeat;
  background-size: 100% 100%;
  border-radius: 50%;
  animation: self-rotate 10s linear infinite;
}
// （1）rotateX 是为了让整个面倾斜，translateZ是为了防止椭圆（border）因为倾斜发生锯齿，
// （2）停顿效果的产生，其实我是走了野路子的。五个球，根据360/5=72,写了五个不同的关于orbit的class，
// 0 + 72，....360依次增加72，直到360，利用setimeout每隔4秒，按顺序切换一个class
@keyframes orbit-rotate { 
  0% {
    transform: rotateX(70deg) rotateZ(0deg) translateZ(0); 
  }

  100% {
    transform: rotateX(70deg) rotateZ(-360deg) translateZ(0);
  }
}
@keyframes self-rotate {
  0% {
    transform: rotateX(-90deg) rotateY(360deg) rotateZ(0deg);
  }

  100% {
    transform: rotateX(-90deg) rotateY(0deg) rotateZ(0deg);
  }
}
.planet1 { ／／确定星球开始位置
  position: absolute;
  top: 65px;
  right: 65px;
}

.planet2 { ／／确定星球开始位置
  position: absolute;
  bottom: 65px;
  right: 65px;
}

改进版：大小和亮暗用gap控制，近大远小，近亮远暗。

const orbitStyle = {
  transform: `rotateX(70deg) rotateZ(${activeCircle * -72}deg) translateZ(0)`,
};
const planetStyle = (index, l) => {
  // l是数组的长度
  const average = l / 2; // 计算平均数
  const gap = 0.8 ** (average - Math.abs(Math.abs(index - (activeCircle % l)) - average)); // 先求不同球不同时间的绝对值来计算点在区间的距离，再根据距离计算改变值
  return {
    transform: `rotateX(-90deg) rotateY(${360 -
      activeCircle * 72}deg) rotateZ(0deg) scale(${gap})`,
    opacity: gap,
  };
};

♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪可爱的分割线♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪

地图

效果展示：

我的碎碎念（*＾3＾）：
奇葩的需求(ﾟoﾟ;;, 因为甲方认为百度地图等位置不准确，不准使用百度地图和高德地图的api，又不满意天地图的样式，所以我们采用的方案是ui画地图，导出svg，再让前端根据svg做各种效果展示。

步骤：

文件内容

地图文件如下：index.js主文件包含悬浮事件，index.less样式文件，mapStyle.js存放背景地图，pathStyle.js数组格式存放代表地图上小块的路径

渲染地图

代码如下：

根据接口给的数据，按照五个色系分别给不同的path填充（fill）不同的颜色

        const colorMap = [
          'rgba(89, 126, 247, 0.8)',
          'rgba(0, 121, 254, 0.8)',
          'rgba(0, 121, 254, 0.8)',
          'rgba(38, 168, 254, 0.8)',
          'rgba(192, 228, 253, 0.8)',
        ];

增加悬浮事件

render代码如下：

鼠标移入事件：

鼠标移出事件：

♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪可爱的分割线♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪

二维饼图（风车图）

效果展示：

我的碎碎念（*＾3＾）：
因为echarts的饼图都是一个参数纬度的饼图，而这次ui要求两个参数纬度的饼图，只能自己画了(´；ω；｀)。因为之前用canvas画过饼图，本来以为还是简单的，结果甲方爸爸看了成果，说要加自定义悬浮事件（刚开始prd没有的），废了3天画了一个够用版的。

追加：有人说echarts也可以实现，我去试了试，echarts的ZRender可以实现。

步骤：

传入参数

option.push=[{
   color: color[i], //饼图块颜色
   radius: item.revenueTaxAvg, //饼图块半径
   name: item.domainName, // 饼图块名称
   angle: item.companyCnt, //饼图块角度  
}];

画饼图，PieCanvas.drawPieCanvas('econComposChart', option);

怎么画饼图？，可以参考我以前写的一篇文章：juejin.cn/post/684490…

==／* 注意 *／==

这篇文章画的是angle一个纬度，只要再增加另外一个纬度radius就好。

canvas画的文字和图，会有一定程度的模糊，解决方案：把画布的宽高增加2倍。

悬浮事件

进行碰撞检测，判断鼠标悬浮是落在哪个弧度的饼图块之间，如果不再饼图块里面悬浮样式消失。

数学里主要判断逻辑如下：

if(点到圆心的距离<圆的最大半径

&&点到圆心的距离>圆的最小半径

&&点到圆心的直线的角度>扇形的起始角度

&&点到圆心的直线的角度<扇形的结束角度){

点在扇形区域内
}

//使用勾股定理计算这个点与圆心之间的距离   
distanceFromCenter = 
Math.sqrt(Math.pow(circle.x - clickX, 2) + Math.pow(circle.y - clickY, 2))

//α（弧度）= L （弧长）/ r(半径)，但是弧长，我求不出来。
（点到圆心的直线的角度）的范围我主要使用sin（x），如下方法。
判断不同区间的sin（x）值大小，推断出悬浮区域所在的值是什么。

♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪可爱的分割线♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪

三棱锥

效果展示：

步骤：

主要原理：两个三角形 + 一个园 = 三棱锥

canvas.width = canvas.offsetWidth; //防止图片变形
canvas.height = canvas.offsetHeight;
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); 清除画布
 
const { height } = canvas; // 计算等边三角形的高

//如下图，第一个三角形 A-B-C
ctx.moveTo(100, 0); // 从A（100,0）开始
ctx.lineTo(0, height); // 从A(100,0)开始，画到B (0,height)结束
ctx.lineTo(144, height); // B(0,height)-C(144, height)

//第二个三角形 A-C-D
ctx.moveTo(100, 0); // 从A（100,0）开始
ctx.lineTo(143, height); // A-C
ctx.lineTo(210, height); // C-D

//第三个画圆
ctx.arc(100, 23 , 23, 0, Math.PI * 2, false); // 画圆

<canvas id={`pyramid${id}`} height={itemHeight} /> //计算itemHeight

对数增长--三棱锥高度（itemHeight）计算：

假设输入
 data = [0, 1, 2, 3, 4, 5]，x为其中任意值;
 maxHeight 为最大高度；
输出
 itemHeight(0 <= itemHeight< maxHeight)，成对数增长

//求最大值
const max = MAX(data)

//排除 x === 0 的情况
因为logmax（max）= 1,且x > 0
由上图可得 0 < logmax（x）< 1
所以 0 < logmax(x) * maxHeight < maxHeight

可知 logmax(x) * maxHeight 成对数变化
又因为logmax(x) = loge(x) / loge(max) 

//写成代码为
const max =data.reduce((a, b) => {
  return a > b ? a : b;
}, 0);
itemHeight = x===0 ? 0 : Math.log(x) / Math.log(max) * maxHeight

==／* 注意 *／==

y轴计算采用指数增长，因为任意max的0次方 = 1，所以单独判断 i <= 0的情况

i > 0 ? Math.round(max ** (i * 0.25)) : 0

长方体

效果展示：

步骤：

html

<div id="cube">
        <figure class="front">1</figure>
        <figure class="back">2</figure>
        <figure class="right">3</figure>
        <figure class="left">4</figure>
        <figure class="top">5</figure>
        <figure class="bottom">6</figure>
 </div>

css

#box.show-front  { transform: translateZ(  -50px ) rotateY(    0deg ); }
#box.show-back   { transform: translateZ(  -50px ) rotateX( -180deg ); }
#box.show-right  { transform: translateZ( -150px ) rotateY(  -90deg ); }
#box.show-left   { transform: translateZ( -150px ) rotateY(   90deg ); }
#box.show-top    { transform: translateZ( -100px ) rotateX(  -90deg ); }
#box.show-bottom { transform: translateZ( -100px ) rotateX(   90deg ); }

增量增长--长方形高度（itemHeight）计算：

//求数据的和
const sum =data.reduce((a, b) => {
  return a + b;
}, 0);
itemHeight = x <= min ? min : min + (max-min) * x /sum;

♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪可爱的分割线♪───Ｏ（≧∇≦）Ｏ────♪

雨刮器（扇型饼图）

效果展示：

步骤：

（1）传入传输

percent // 占比

（2）画不同颜色的圆

 const circles = [
      { r: 37, stroke: '#0A63D6', lineWidth: 1 },
      { r: 43, stroke: 'rgba(79, 4, 175, 1)', lineWidth: 10 },
      { r: 53, stroke: '#0A63D6', lineWidth: 15 },
      { r: 63, stroke: '#0088F3', lineWidth: 20 },
      { r: 70, stroke: 'rgba(11, 84, 166, 0.5)', lineWidth: 70 },
    ];
const startAngle = 0.5 * Math.PI;
const endAngle = Math.PI * 2 * percent + startAngle;
   
for (const item of circles) {
      const { r, stroke, lineWidth } = item;
      const circle = new zrender.Arc({
        shape: {
          cx,
          cy,
          r,
          startAngle,
          endAngle,
        },
        style: {
          fill: 'transparent',
          stroke,
          lineWidth,
        },
      });
      zr.add(circle);
    }

（3）画园外面的蓝色的边：第一条位置固定，第一二条通过旋转相应角度实现

  const borderStyle={
      shape : {
        x1: cx,
        y1: cy + 37,
        x2: cx,
        y2: cy + 103.5,
      },
      style: {
        stroke: '#0A63D6',
        lineWidth: 1,
      },
    }
    const path1 = new zrender.Line(borderStyle);
    const path2 = new zrender.Line({
      origin: [cx, cy],
      rotation: -Math.PI * 2 * percent,
      ...borderStyle
    });

总结

我第一次写这么多字的总结技术的文章，排版有点乱，(╯°□°）╯︵ ┻━┻。大部分的内容其实很简单，用到的基本上是初中、高中里面最基础的数学（其实难了，我也不会了_φ(･_･）。

厚着脸皮说，我可能文字功底不咋地，但是每个例子的中心思想应该都表达了。

最后的最后，看在我第一次写了这么多字的份上，给个赞呗(///▽///)。