写点什么

动画曲线天天用,你能自己整一个吗?看完这篇你就会了!

作者:岛上码农
  • 2022 年 7 月 25 日
  • 本文字数:2690 字

    阅读完需:约 9 分钟

动画曲线天天用,你能自己整一个吗?看完这篇你就会了!

前言

最近在写动画相关的篇章,经常会用到 Curve 这个动画曲线类,那这个类到底怎么实现的?如果想自己来一个自定义的动画曲线该怎么弄?本篇我们就来一探究竟。


Curve 类定义

查看源码, Curve 类定义如下:

abstract class Curve extends ParametricCurve<double> {  const Curve();
@override double transform(double t) { if (t == 0.0 || t == 1.0) { return t; } return super.transform(t); } Curve get flipped => FlippedCurve(this);}
复制代码


看上去好像没定义什么, 实际这里只是做了两个处理,一个是明确的数据类型为 double,另一个是对 transform 做了重载,也只是对参数 t 做了特殊处理,保证参数 t 的范围在 0-1 之间,且起点值 0.0 和终点值 1.0 不被转换函数转换。主要定义在上一层的ParametricCurve。文档是建议子类重载transformInternal方法,那我们就继续往上看ParametricCurve这个类的实现,代码如下:

abstract class ParametricCurve<T> {  const ParametricCurve();
T transform(double t) { assert(t != null); assert(t >= 0.0 && t <= 1.0, 'parametric value $t is outside of [0, 1] range.'); return transformInternal(t); }
@protected T transformInternal(double t) { throw UnimplementedError(); }
@override String toString() => objectRuntimeType(this, 'ParametricCurve');}
复制代码

可以看到,实际上 transform 方法除了做参数合法性验证以外,其实就是调用了transformInternal方法,因此子类必须要实现该方法,否则会抛出UnimplementedError异常。

实例解析

上面的源码可以看到,关键在于参数 t。这个参数 t 代表什么呢?注释里说的是:


Returns the value of the curve at point t. — 返回 t 点的曲线对应的值。


因此 t 可以认为是曲线的横坐标,而为了保证曲线的一致性,做了归一化处理,也就是t的取值都是在 0-1 之间。这么说可能有点抽象,我们来看 2 个例子来对比就明白了,先看最简单 Curves.linear 的实现。


class _Linear extends Curve {  const _Linear._();
@override double transformInternal(double t) => t;}
复制代码


超级简单吧,直接返回 t,其实对应我们的数学的函数就是:

y = f(t) = t
复制代码

对应的曲线就是一条斜线。也就是说在设定的动画时间内,会完成从 0-1 的线性转变,也就是变化是均匀的。线性这个很好理解,我们再来看一个减速曲线decelerate的实现。


class _DecelerateCurve extends Curve {  const _DecelerateCurve._();
@override double transformInternal(double t) { t = 1.0 - t; return 1.0 - t * t; }}
复制代码


我们先看一下_DecelerateCurve 的计算表达式是什么。



回忆一下我们高中物理学的匀减速运动,加速度为负(即减速)的距离计算公式:



上面的减速曲线其实就可以看做是初始速度是 2,加速度也是 2 的减速运动。为什么要是 2 这个值呢,这是因为 t 的取值范围是 0-1,这样计算完的结果的取值范围还是 0-1。你肯定会问,为什么要保证曲线的计算结果要是 0-1


我们来假设计算结果不为 0-1 会发生什么情况,比如我们要在屏幕上移动一个组件为 60 像素。假设动画曲线初始值不为 0。那就意味着一开始的移动距离是跳变的。同样的,如果结束值不为 1.0,意味着在最后一个点的距离值不是 60.0,那么就意味着结束时需要从最后一个点跳到最终的 60 像素的位置(动画需要保证最终的移动距离是 60 像素)这样意味着动画会出现跳变的效果,绘制曲线的话会是下的样子(绿色是正常的,红线是异常的)。这样的动画体验是很糟糕的!因此,这是一个关键点,如果你的自定义曲线的 transformInternal 方法的返回值范围不是 0-1,就意味着动画会出现跳变,导致动画缺帧的感觉。



有了这个基础,我们就可以解释动画曲线的基本机制了,实际上就是在给定的动画时间(Duration)范围内,完成组件的初始状态到结束状态的转变,这个转变是沿着设定的 Curve 类完成的,而其横坐标是 0-1.0,曲线的初始值和结束值分别是 0 和 1.0,而至于中间值是可以低于 0 或超过 1 的。我们可以想像是我们沿着设定的曲线运动,最终无论如何都会达到设定的目的地,而至于怎么走,拐多少道弯,速度怎么变化都是曲线控制的。但是,如果你的曲线初始值不为 0 或结束值不为 1,就像是跳悬崖的那种感觉!

正弦动画曲线

我们来一个正弦曲线的动画验证一下上面的说法。


class SineCurve extends Curve {  final int count;  const SineCurve({this.count = 1}) : assert(count > 0);
@override double transformInternal(double t) { return sin(2 * count* pi * t); }}
复制代码


count 参数用于控制周期,即达到目的地之前可以多来几个来回。这里我们发现,初始值是 0,但是一个周期(2π)结束值也是 0,这样在动画结束前会出现跳变的结果。来看一下示例代码,这个示例是让圆形向下移动 60 像素。


AnimatedContainer(  decoration: BoxDecoration(    color: Colors.blue,    borderRadius: BorderRadius.circular(30.0),  ),  transform: Matrix4.identity()..translate(0.0, up ? 60.0 : 0.0, 0.0),  duration: Duration(milliseconds: 3000),  curve: SineCurve(count: 1),  child: ClipOval(    child: Container(      width: 60.0,      height: 60.0,      color: Colors.blue,    ),  ),)
复制代码


运行效果如下,注意看最后一帧从 0 的位置直接跳到了 60 的位置。



这个怎么调呢,我们来看一下正弦曲线的样子。



如果我们要满足 0-1 范围的要求,那么要往后再移动 90 度才能够达到。但是,这样还有个问题,这样破坏了周期性,比如设置 count=2的时候结果又不对了。我们来看一下规律,实际上只有第一个周期需要多移动 90 度(途中箭头指向的点),后面的都是按 360 度(即 2π)为周期了。也就是角度其实是按 2.5π,4.5π,6.5π……规律来的,对应的角度公式其实就是:



所以调整后的正弦曲线代码为:


class SineCurve extends Curve {  final int count;  const SineCurve({this.count = 1}) : assert(count > 0);
@override double transformInternal(double t) { // 需要补偿pi/2个角度,使得起始值是0.终止值是1,避免出现最后突然回到0 return sin(2 * (count + 0.25) * pi * t); }}
复制代码


再看调整后的效果,是不是丝滑般地过渡了?


总结

本篇介绍了 Flutter 动画曲线类的原理和控制动画的机制,实际上 Curve 类就是在指定的时间内,沿曲线完成从起点到终点的过渡。但是为了保证动画平滑过渡,应该保证自定义曲线的transformInternal方法返回值的起始值和结束值分别是 0 和 1。


欢迎关注个人公众号:岛上码农,或加本人微信:island-coder

发布于: 1 小时前阅读数: 10
用户头像

岛上码农

关注

用代码连接孤岛,公众号@岛上码农 2022.03.03 加入

从南漂到北,从北漂到南的业余码农

评论

发布
暂无评论
动画曲线天天用,你能自己整一个吗?看完这篇你就会了!_flutter_岛上码农_InfoQ写作社区