まだプログラマーですが何か?

プログラマーネタとアスリートネタ中心。たまに作成したウェブサービス関連の話も http://twitter.com/dotnsf

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CSS で画面内の特定要素に回転をかけることができる、ということを知り、その様子を視覚的に確認できるサービスを作って公開してみました。

この技術(というほどのものではないけど)は CSS の tranform 属性を使って、回転軸と回転角度を指定することで実現できます。ともあれまずは実際に挙動を確認してみましょう:
https://dotnsf.github.io/transform-rotate/


上記 URL にアクセスすると以下のような画面が表示されます。画像(デフォルトではいらすとやさんの「コンピュータを使うペンギン」のイラスト)と、その下に3つのスライダーバーが表示されているはずです:
2020020101


x のスライダーバーを動かすと、動かした角度だけ画面が縦方向に回転します:
2020020102


y のスライダーバーを動かすと、同様に横方向に回転します:
2020020103


z のスライダーバーは画面と平行に回転します:
2020020104


x, y, z のスライダーバーを同時に動かすこともできます。縦、横、平行すべて指定したぶんだけ回転して画像が表示される、ということがわかると思います:
2020020105


これらはすべて CSS の transform 属性だけで実現しています。以下、その技術的な内容を紹介しますが、前提として x, y, z という軸の名前とその意味、そして立体的な位置関係を理解しておく必要があるので、そちらから説明します。以下の図のような関係になっていると理解してください:
20200201


図のような x 軸、y 軸、z 軸があって、自分は z 軸正方面から画面を見ています。実際に見えている画面は x 軸と y 軸からなる平面上に描かれています。

そしてスライダーバーはそれぞれ x 軸を中心に回転、y 軸を中心に回転、z 軸を中心に回転するスライダーバーになっていて、それぞれ指定した角度だけ回転した結果が画面に表示されます。そのため(結果的には)x で回転すると縦方向、y で回転すると横方向に回転したように見えます。また z で回転すると見えている平面上で時計回り/反時計回りに回転しているように見せることができています。

で、これをどう実現しているかという部分が CSS の transform 属性です。例えば id="a" の要素を x 軸中心に 30 度回転させて表示したい場合は、以下のようなスタイルを適用します:
#a{
  transform: rotateX( 30deg );
}

同様にして y 軸中心に 30 度回転させて表示したい場合は以下です:
#a{
  transform: rotateY( 30deg );
}

z 軸中心に 30 度回転させる場合は以下です:
#a{
  transform: rotateZ( 30deg );
}

「30 度」という部分は -180 から 180 まで変えることができます。それぞれの結果は上述のようになります。上述のサービスではこれらのスタイルを各スライダーバーの値を参照しながら動的に変更して表示しており、その結果がこのようになっています。


これはオマケの情報ですが、このサービスではデフォルトでペンギンの画像を表示して回転させていますが、imgurl という画像の URL をパラメータ指定することで表示画像を変更することができます。例えばこの画像を使いたい場合は、画像の URL(https://1.bp.blogspot.com/-A-AUINeSdLY/XexqsbbnoVI/AAAAAAABWiA/1zwr87fQJbsntV_Ez_ky6-RJPRfgeCZ5ACNcBGAsYHQ/s400/kinshi_mark_computer.png)をパラメータとして以下のように指定します:

https://dotnsf.github.io/transform-rotate/?imgurl=https://1.bp.blogspot.com/-A-AUINeSdLY/XexqsbbnoVI/AAAAAAABWiA/1zwr87fQJbsntV_Ez_ky6-RJPRfgeCZ5ACNcBGAsYHQ/s400/kinshi_mark_computer.png


こんな感じで表示できるはずです:
2020020106




便利な地図表示ライブラリ Leaflet(と OpenStreetMap)を使って表示する地図は原則的には上が北になります。これを変更して(つまり地図を回転させて、上が北側にならないようにして)表示することに挑戦してみました。

最初は「やり方をググれば見つかるだろう」と軽く考えていたのですが、これはどうやらかなり難しいらしく、Stackoverflow で同様の質問を見つけましたが、ここでの回答には「Leaflet ネイティブで用意された方法は存在しない」「簡単な方法はない」とされています。かなりハードル高そうです。。

ネイティブには用意されていない、、簡単ではないものを自力で解決する、、 言うは簡単ですが実際には細かな調整含めて結構面倒なものでした。ただ一応サンプルとして動く形にできましたので、公開&紹介します。

まず、ソースコードはこちらに用意しました。実装は index.html ファイルを参照してください(バックエンドなしにこのファイル1つだけで実装しています):
https://github.com/dotnsf/om


実際に動く様子を確認・体験できるように github ページも用意しました。スマホのブラウザでこちらにアクセスしてください:
https://dotnsf.github.io/om/


なお、このページでは DeviceOrientation イベントをハンドリングしているため、環境によっては事前準備が必要です。こちらのページでも紹介しているように Android や iOS 12.1 以下の場合は事前設定不要です(ページを表示すればそのまま動きます)。 iOS 12.2 以上 13.0 未満の場合は URL 先にアクセスする前に予め Safari の設定で「モーションと画面の向きのアクセス」を ON にしておいてください(この設定後に URL にアクセスすれば動きます):
2020011001



また iOS 13.0 以上の場合は事前の準備は不要ですが、ページロード直後の初期状態で表示される「センサーの有効化」というボタンをクリックしてから「許可」してください:
2020011002


いずれの環境においても上記の準備を済ませた上でアクセスすると、東京を中心とした関東の地図が表示されます。また画面の中心には赤字でこのスマホデバイスの横方向への傾き角度が表示されます:
2020011701


スマホを横方向に傾けると、その傾きに合わせて地図が画面内で回転して表示されます。下図ではスマホを向かって右側に(時計回り方向に)傾けています。スマホの傾きに関係なく、常に真上(下図では左上方向)が北になります:
2020011700


実際に動かしている様子を動画にしました:



以下、技術的な解説を加えていきます。

まず CSS で body など地図を表示する要素のサイズを width も height も 100% に指定して、全画面で地図が表示されるようにしています。

そして回転処理そのものは地図を表示する <div> 要素に CSS の transform: rotate() 属性を適用して実現しています。今回の例では <div id="demoMap"> 内に Leaflet 地図を表示していますが、デバイスの傾き(角度: deg)を検知して、
 $('#demoMap').css( 'transform', 'rotate(-'+deg+'deg)' );
という処理を実行することで <div> ごと回転をかけて表示しています(加えて deg の数値を <div id="me"> 内で表示していますが、こちらは特別な処理をしていないため、詳細は省略します)。

ただこれだけだとうまくいきません。Leaflet の仕様なのか、CSS transform の仕様なのか「もともと表示されている要素が回転して表示される」らしく、縦 100% 横 100% の画面を回転させると、角度によっては表示されない部分が出来てしまうのでした:
2020011801



↑黒がスマホ本体(黒枠の中だけが実際に表示される)、左側は本体画面に地図が表示されている。スマホを回転させて表示すると、元の地図の矩形部分は表示されるが、表示しきれない部分(黄色の部分)が生じる。実際には黄色部分はグレーで表示されてしまいます。


この状況を回避するための工夫を加えています。具体的には <div id="demoMap"> のサイズを width, height ともに 200% に指定して実際のスマホ画面の4倍の面積のエリアをロードするようにしています(更に left と top を -50% にして、そのロードしたエリアの中心部分だけを表示するよう調整しています。こうすることで表示された画面の中心を軸に画面が自然に回転するようになります)。細かいことですが、この仕様に合わせて <div id="me"> の位置もこの変更に合わせて調整したり、(表示位置がズレないよう)画面にスクロールバーが出ないよう CSS で抑制したりしています:
2020011802


↑地図部分を実画面サイズよりも大きくすることで、回転させても表示不可エリアが生じないように調整しています。


こうした工夫によってなんとか実現できました。ただ地図上に書かれた文字が斜めになってしまうのはさすがにどうしようもないです。その辺りは地図 API 側でサポートしてくれるのを待つしかないかなあ。。

なお index.html 内の JavaScript 変数 lat(緯度), lng(経度)が地図の中心点座標、zoom がズームレベルです。これらの値を変えると表示するエリアや拡大縮小レベルを変えることができますので、自分の環境で挑戦してみたい方は是非挑戦してみてください。


むかーしから存在している技術なのですが、イメージマップという便利な機能があります(最近あまり使われなくなったという印象もあります)。これは HTML ページ内の画像内にクリッカブルな領域を複数定義し、いずれかの領域がクリックされたら何らかの処理を行う、というものです。クリックされる領域によって処理内容(このページにジャンプするとか、この JavaScript 関数を実行するとか、・・)を変えることができる、というものです。

例えばこんな感じで実現します。いらすとやさんの『ホワイト企業~ブラック企業のイラスト』を例に紹介します:



このイラスト画像は横650ピクセル、縦137ピクセルです。その中にホワイト企業~ブラック企業が5段階のイラストで表示されています。

画像の左上の座標を ( 0, 0 ) とすると、このうち一番左の企業は、そのビルの矩形部分は左上が ( 37, 13 ) から右下 ( 100, 127 ) という矩形でできています。いま、このビルの矩形部分がクリックされたら "white" というメッセージを表示するようにしてみます:
2019100701


同様にして、5つのビルそれぞれにクリッカブルな矩形部分を定義し、それぞれがクリックされた時に以下のようなメッセージが表示されるようにしてみます:
ビル番号(左から何番目のビル)矩形範囲クリックされた時のメッセージ
1 ( 37, 13 ) - ( 100, 127 ) white
2 ( 165, 13 ) - ( 227, 127 ) lightgray
3 ( 291, 13 ) - ( 355, 127 ) gray
4 ( 481, 13 ) - ( 483, 127 ) darkgray
5 ( 546, 13 ) - ( 610, 127 ) black


これをイメージマップで実現すると、 HTML の該当箇所は以下のようになります:
<body>
  <div class="container">
    <img src="https://1.bp.blogspot.com/-BmJohMucVBI/XYhOV_VMQmI/AAAAAAABVHA/sZF8lMjPedUWSkxBwUGZXmVri2OFKEZ4gCNcBGAsYHQ/s650/company_white_black_kigyou_5dankai.png" border="0" usemap="#image_map"/><br/>
    <map name="image_map">
      <area shape="rect" coords="37,13,100,127" href="javascript:alert( 'white' )"/>
      <area shape="rect" coords="165,13,227,127" href="javascript:alert( 'rightgray' )"/>
      <area shape="rect" coords="291,13,355,127" href="javascript:alert( 'gray' )"/>
      <area shape="rect" coords="418,13,483,127" href="javascript:alert( 'darkgray' )"/>
      <area shape="rect" coords="546,13,610,127" href="javascript:alert( 'black' )"/>
    </map>
  </div>
</body>

<img> タグの usemap 属性でイメージマップの名称を定義します。そして <map> タグを使って、対象(name 属性で指定)の <img> のクリッカブル領域と、クリックされた時のハンドラを href 属性に定義します。上記例ではハンドラを javascript 関数の実行にしていますが、普通に URL を記述すればリンクを作成することもできます。

これで各ビルをクリックした時に、(左から順に)"white", "lightgray", "gray", "darkgray", "black" というメッセージが表示されるようになります。元は1枚の画像でしたが、クリッカブルな領域を5箇所定義することができ、それぞれのクリックハンドラを個別に設定することもできました:

(左から2番めのビルをクリックした時の様子)
2019100703


ここまでが普通のイメージマップです。このイメージマップ、非常に便利な反面で「レスポンシブ対応が難しい」という難点がありました。要はクリッカブルな矩形領域をピクセル絶対値で指定しているため、画像がそのまま表示された場合はいいのですが、レスポンシブ対応などで画面サイズに合わせて拡大縮小されて画面いっぱいに表示された場合、縮尺が変更になってしまい、絶対値で指定していたイメージマップの定義がおかしくなってしまうのでした。

具体的に同じコードをスマホのシミュレーターで確認した結果、下の赤点線部が "lightgray" のクリッカブル矩形部分となっていて、本来の位置からズレていました。これをどうにかしたい、というのが今回のテーマです:
2019100702


色々と調べましたが、答としては jQuery RWD Image Maps という jQuery プラグインを使うことで解決できました:
2019100700



以下に具体的な対応手順を紹介します。

まず HTML 内でレスポンシブのための宣言をしておきます。例えば以下のようなコードが既に含まれているものと仮定します:
  :
<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1"/>
  :


次に jQuery と jQuery RWD Image Maps をロードします。以下の例では CDN からそれぞれをロードしています(jQuery RWD Image Maps の方を後にロードする必要があります):
  :
<script src="https://code.jquery.com/jquery-2.2.4.min.js"></script>
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jQuery-rwdImageMaps/1.6/jquery.rwdImageMaps.min.js"></script>
  :

CSS で画像サイズの調整を行います。この例ではイメージマップを用いる画像の横幅を 100% に、高さは自動調整するように指定しています:
  :
<style>
img[usemap]{
  max-width: 100%;
  height: auto;
}
</style>
  :

そして最後に JavaScript で該当部分に RWD Image Maps を適用します:
  :
<script>
$(function(){
  $('img[usemap]').rwdImageMaps();
});
</script>
  :

これでスマホでおなじページにアクセスした時でもイメージマップの矩形部分がズレることなく利用できるようになりました:
2019100704




OpenStreetMap とその API を使って簡易ドライブゲームを作って公開しました。

OpenStreetMap は誰でも無料&自由に使える地図や地理情報のオープンデータプロジェクトです。API も公開されており、位置情報アプリケーション開発時に利用することができます:
2019081707


この OpenStreetMap API を使ってドライブゲームを作って公開してみました。GitHub リポジトリはこちらです:
https://github.com/dotnsf/openmap_drive/

2019081708


実質的に index.html ファイル1つだけのプロジェクトなので GitHub Pages で公開もしています。実際に遊ぶには PC のブラウザでこちらを参照してください:
https://dotnsf.github.io/openmap_drive/

2019081702


パラメータを付けずにアクセスすると、デフォルトで三重県鈴鹿市の鈴鹿サーキットのメインストレートの一部が OpenStreetMap でブラウザ画面いっぱいに表示され、その中心に赤い車(この車でドライブします)が表示されます。

キー操作は以下の3つのみです:
 矢印キーの「下」: スタート/ストップ
 矢印キーの「左」: 左旋回
 矢印キーの「右」: 右旋回


とりあえず「下」を押すと動き出します(もう一度押すと止まります)。初期状態では5時の方角を向いているので右下方向に向かって移動を始めます(実際には車の位置は変わらず、地図部分がスクロールしていきます)。矢印の「左」や「右」を押して、なるべくコース上を走るようにしてみましょう:
2019081703
(↑ 1990年にセナとプロストが接触した1コーナー)


ぶっちゃけコースアウトしようが、何かと接触しようが車は動き続けます。なので「細かいことは忘れて」コースを走り続けましょう:
2019081704
(↑ 1989年にセナとプロストが接触したトライアングルシケイン、ここはこの赤い車でも難しい)


起動時に URL パラメータを与えることで初期位置と初期角度を変えることもできます:
 lat: 緯度
 lng: 経度
 anglelevel: 角度(何時の方向、という時計の短針の方角を示す。0~11 の整数)

下図は
 https://dotnsf.github.io/openmap_drive/?lat=43.733009&lng=7.4228981&anglelevel=4
にアクセスした時の様子です。画面下に有名なレストラン "La Rascasse(ラスカス)" が見えていますが、ここは F-1 モナコグランプリ市街地コース上です。これから最終コーナーに向かうラスカス・コーナーのあたり:
2019081705


地図で表示するのは必ずしもサーキットである必要はありません。こちら
 https://dotnsf.github.io/openmap_drive/?lat=35.6828558&lng=139.7596134&anglelevel=1
は日本の皇居前、内堀通りを走る状態からスタートします:
2019081706


実は以前に同様のゲームを Google MAPs API で作って教育目的に使っていたことがありました。他の地図 API と比較して多くの機能を持ち、今でも便利に使えると思ってはいるのですが、Google MAPs API は当時と異なり現在では API キーの取得が必要になってしまい、オープンな教材としては使いにくくなってしまったのでした。


という背景もあって、今回は Google MAPs API の API キーを使うのではなく、地図 API としてはOpenStreetMap API を、leaflet.js ライブラリを併用して使う形で作り直しました。加えて車の画像も「いらすとや」で公開されているものを直接参照し、CSS の transform で角度を変えて表示するように改良しました(この辺り、詳しくは index.html の内容を直接参照してください)。結果として(画像ファイルは不要になり)index.html ファイル1つだけで完結できるようになって、GitHub Pages で公開できる形にもなった、という副産物的なメリットも生まれました。


今回公開したファイルはあくまでテンプレートというか、「これを元に改良するための素」のつもりです。このゲームは上述のように3つのキーだけで(3種類の信号だけで)操作できるので、以前に紹介したキータッチと組み合わせて体感ゲームにしたり、IoT 的な要素を使ってデバイスからの信号を受け取れるようにしたり、身近なものをリモートコントローラー代わりにして使えたら面白いかな、と思っています。あと少し技術方向性は異なるけど、複数台の車を同時に走らせたりとかも面白そう。


jQuery の animate 関数を使う機会があります。

この animate 関数を使うと HTML 要素に比較的簡単にアニメーション要素を加えることができます。サンプルとして 200 x 200 の矩形の左下から右上に <p> 要素を移動させる例を紹介します("animate1" ボタンをクリックすると移動します):

 




このアニメーションのために記述した CSS および JavaScript は以下になります:
<style>
div.sample{
  position: relative;
  border: 1px solid #ccc;
  width: 200px;
  height: 200px;
}
div.sample p.point{
  position: absolute;
  left: 0px;
  top: 180px;
  margin: 0;
  border-radius: 50%;
  width: 20px;
  height: 20px;
  background-color: #d00;
}
</style>
<script>
function animateStraight(){
  var $point = $('#point1');

  var startAnimate1 = function(){
    $point.animate( { left: 180, top: 0 } );
  };

  startAnimate1();
}

</script>

<div  class="sample">
  <p  id="point1" class="point"> </p>
</div>
<button  onclick="animateStraight();">animate1</button>

</body>

初期状態で { left: 0, top: 180 } (矩形の左下)に設置されている id='#point1' の <p> 要素に対して animate() 関数を実行し、そのパラメータに { left: 180, top:0 } (矩形の右上)を指定しています。これだけで現在位置から目的位置までの間を(直線的に)移動するアニメーションが実現できます。

#細かく説明すると、#point1 の <p> 要素の left パラメータを 0 から 180 へ、top パラメータを 180 から 0 へ少しずつ移動させることで実現できています。

ここで紹介したのは位置に関するパラメータでしたが、位置以外でも数字で指定できる要素を使って現在の値から目的の値までアニメーション処理させるだけであれば同様に実現できます。


さて、本ブログエントリで紹介するのは曲線的な軌道でアニメーション移動処理させたい場合の方法です。例えば左下から右上まで、円軌道でアニメーション処理させたい場合にどうすればよいか、という場合の方法を紹介します。

この実現のために animate() 実行時のパラメータの中で step 関数を使います:
    $point.animate(
      { count: 1 },
      {
        step: function( current ){
             :
        }
      }
    );

上の例では値を変化させるパラメータに count を指定しています。値を(初期値の 0 から)1 へ変化させるという指定ですが、この count 自体は位置には関係ありません(つまりこの animate 関数自体では画面上のアニメーションの処理は行っておらず、単に count 変数を 0 から 1 へ変化させているだけです)。

アニメーション処理を行っているのは animate 関数実行時の2つ目のパラメータである step 関数です。この関数は count 関数の値が少しずつ変化するたびに、その値を引数(current)にして実行されるます。なのでこの step 関数の中で current の値を使って要素の移動位置となる x 座標および y 座標を計算して css で位置移動する、という方法によってアニメーション処理を実現します。

具体的にはこのようになります("animate2" ボタンをクリックすると移動します):

 





<style>
div.sample{
  position: relative;
  border: 1px solid #ccc;
  width: 200px;
  height: 200px;
}
div.sample p.point{
  position: absolute;
  left: 0px;
  top: 180px;
  margin: 0;
  border-radius: 50%;
  width: 20px;
  height: 20px;
  background-color: #d00;
}
</style>
<script>
function getXY( t ){
  var r = 180;

  var x = r * t;
  var y = Math.sqrt( ( r * r ) - ( x * x ) );

  return { x: x, y: y };
}

function animateCurve(){
  var $point = $('#point2');

  var current = 0;
  var startAnimate2 = function(){
    $point.animate(
      { count: 1 },
      {
        step: function( current ){
           var point = getXY( current );
           $point.css( { left: point.x, top: point.y } );
        }
      }
    );
  };

  startAnimate2();
}
</script>

<div  class="sample">
  <p  class="point" id="point2"> </p>
</div>
<button  onclick="animateCurve();">animate2</button>

step 関数の中で current の値をパラメータに指定して getXY() 関数を実行しています。getXY() 関数では x2 + y2 = 1802 (中心座標 [0, 0] 、半径 180 の円)上において、[ 0, -180 ] から [ 180, 0 ] まで移動する間の [ x, y ] の軌跡を計算して返しています(※)。また、この getXY() 関数によって返された値を使って、<p> 要素の位置を変える、という処理を加えています。これによって animate() 関数で count の値を 0 から 1 まで直線的に移動させながら、<p> 要素の位置を円曲線に沿って移動させる、という処理を実現しています。

※この円における x 座標は 0 から 180 まで変化します。したがって、x = current * 180 で求めることができます。また x2 + y2 = 1802 より y = (1802 - x2 )の平方根なので、この数値を計算して求めています。これが getXY() 関数の中身です。

この方法を応用することで(曲線の軌道計算式がわかっていれば)animate() 関数で要素を曲線軌道でアニメーション移動させることができます。



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