动效:补间值缓动计算类

缓动是动效中不可避免要用到的东西,缓动函数是大部分动效计算的基础,其中就包括了 css 的动画属性。你可以通过这里来了解一些缓动函数和它的实际效果。缓动函数,说的简单点,就是通过时间计算当前时间点上的值。经过抽象之后,缓动函数的计算结果是一个比例,用这个比例,去乘以对应的实际值,就是该时间点上的应得值。

缓动函数

上面是一个 sin 函数的曲线,假如一个人的身高和年龄的关系按照 sin 函数来长,年龄小的时候长的慢,青年时期长的很快,年龄再大又不长。假设身高为 h,年龄为 t,那么 h = easeInSin(t). easeInSin 的 js 实现就是今天我们这篇文章的主角。这里可以告诉你答案,easeInSin = t => 1 + Math.sin(Math.PI / 2 * t - Math.PI / 2) 这便是一个缓动函数。

你一眼看过去,觉得有意思,但是不知道具体怎么应用。现在,你来想象,你现在就是用 canvas 来画这个人,他的身高和胖瘦都是按照 easeInSin 来变化,你的 canvas 画布高度为 200,你的人现在 20 岁,你这个人现在在画布中的身高为 172,现在,让你用 canvas 动画,实现这个人从一个受精卵长大成现在这个身高,你是不是就有思路了。假设时间每过 1 秒相当于这个人年长 1 岁,那么你需要通过 setTimeout 来得到一个 20 秒的计时器,每一个秒刻度时,需要通过 easeInSin 函数算出这个时候这个人应该多高,具体翻译为:h = easeInSin(t) * 172, 乘以 172 就得到当前岁数对应的身高了,然后在通过 js 重绘人物就行了。

现在回头看,是不是很简单。

接下来,我们都来了解一下都有哪些缓动函数。

一般来说,有 4 种形式的缓动函数,它们通过 h 值的增长速度(加速度)加以区分,只增不减的是 in 函数,只减不增的是 out 函数,先增后减的是 in-out 函数,先减后增的是 out-in 函数。你可以通过这里研究不同缓动函数的图形。一般来说,in 和 out 函数相对应,将 in 函数图形旋转 180 度之后,就得到 out 函数图形。in-out 和 out-in 函数相对,将 in-out 函数旋转 90 度之后,对称翻转,就得到 out-in 函数图形。一般,out-in 函数相对更难实现。

补间值计算

那么有没有现成的库呢?比较知名的 Tween.js 内置了缓动函数,但是,它太过复杂,并非我想要的。我从这里得到了很多高手无私贡献的缓动函数,经过整理之后,撰写了一个类,用来进行补间值的计算。

import Etx from 'etx'

class Motion extends Etx {
  constructor(options = {}) {
    super()

    const { type = 'linear', start = 0, end = 1, duration = 0, loop = false } = options

    this.type = type
    this.start = start
    this.end = end
    this.duration = duration
    this.loop = loop
    this.current = start

    this.status = -1
    this.time = 0
  }
  animate() {
    if (this.status < 1) {
      return
    }
    requestAnimationFrame(() => {
      const currentTime = Date.now()
      const t = (currentTime - this.time) / this.duration
      const tw = t > 1 ? 1 : t < 0 ? 0 : t
      const easing = Motion.easings[this.type]
      const scale = easing(tw)
      const end = this.end
      const start = this.start
      const value = (end - start) * scale + start
      this.current = value
      this.emit('update', value)

      if (tw === 1 && this.loop) {
        this.time = currentTime
      }
      else if (tw === 1) {
        this.stop()
        return
      }

      this.animate()
    })
  }
  start() {
    if (!easings[this.type] || this.duration <= 0) {
      const value = this.end
      this.current = value
      this.emit('update', value)
      this.stop()
      return
    }

    if (this.status > 0) {
      return
    }
    if (this.status < 0) {
      this.time = Date.now()
    }

    this.status = 1
    this.emit('start')
    this.animate()
  }
  pause() {
    this.status = 0
    this.emit('pause')
  }
  stop() {
    this.status = -1
    this.emit('stop')
  }
}

// https://gist.github.com/gre/1650294
// https://easings.net/
Motion.easings = {
  // no easing, no acceleration
  linear: t => t,
  // accelerating from zero velocity
  easeInQuad: t => t*t,
  // decelerating to zero velocity
  easeOutQuad: t => t*(2-t),
  // acceleration until halfway, then deceleration
  easeInOutQuad: t => t<.5 ? 2*t*t : -1+(4-2*t)*t,
  // accelerating from zero velocity
  easeInCubic: t => t*t*t,
  // decelerating to zero velocity
  easeOutCubic: t => (--t)*t*t+1,
  // acceleration until halfway, then deceleration
  easeInOutCubic: t => t<.5 ? 4*t*t*t : (t-1)*(2*t-2)*(2*t-2)+1,
  // accelerating from zero velocity
  easeInQuart: t => t*t*t*t,
  // decelerating to zero velocity
  easeOutQuart: t => 1-(--t)*t*t*t,
  // acceleration until halfway, then deceleration
  easeInOutQuart: t => t<.5 ? 8*t*t*t*t : 1-8*(--t)*t*t*t,
  // accelerating from zero velocity
  easeInQuint: t => t*t*t*t*t,
  // decelerating to zero velocity
  easeOutQuint: t => 1+(--t)*t*t*t*t,
  // acceleration until halfway, then deceleration
  easeInOutQuint: t => t<.5 ? 16*t*t*t*t*t : 1+16*(--t)*t*t*t*t,
  // elastic bounce effect at the beginning
  easeInElastic: t => (.04 - .04 / t) * Math.sin(25 * t) + 1,
  // elastic bounce effect at the end
  easeOutElastic: t => .04 * t / (--t) * Math.sin(25 * t),
  // elastic bounce effect at the beginning and end
  easeInOutElastic: t => (t -= .5) < 0 ? (.02 + .01 / t) * Math.sin(50 * t) : (.02 - .01 / t) * Math.sin(50 * t) + 1,
  easeInSin: t => 1 + Math.sin(Math.PI / 2 * t - Math.PI / 2),
  easeOutSin: t => Math.sin(Math.PI / 2 * t),
  easeInOutSin: t => (1 + Math.sin(Math.PI * t - Math.PI / 2)) / 2,
}

使用方法:

const motion = new Motion({
  type: 'easeInElastic',
  start: 24,
  end: 60,
  duration: 2000,
})

function render() {
  const height = motion.current
  document.querySelecotry('#some').style.height = height + 'px'
}

motion.on('update', render)

motion.start()

上面定义了一个基于 easeInElastic 缓动函数的计算器,它的缓动起始位置为 24,结束位置为 60,整个动效过程时间是 2 秒。在定义好计算器之后,我们调用 start() 开始计算,通过 on 方法监听计算结果,并且修改某个元素的 height,这样,#some 这个元素的高度,就会从 24 开始缓缓涨到 60,完成整个动作过程。

比较秒的设计是,它提供了一个 pause 方法,可以用来暂停动画。

基于这样的方法,我们可以进行更为复杂的扩展,比如同时设置多个 css 属性之类的。

缓动效果

接下来我们来看看都有哪些缓动效果。总体上,我们将效果分为 4 大类:渐变、位移、转体、缩放。其中转体比较复杂,又可以分为:旋转、翻转、3D特效。

渐变相关的一般包括透明度、长宽、色值等。位移包括直线、曲线,可以通过 css 的位置相关属性来控制。

  • fade
  • to
  • resize
  • gradient
  • tween

这些单词是在处理缓动效果时经常使用的,比如 fadeIn, fadeOut 等。

如何将缓动函数应用到缓动效果呢?其实很简单,只需要通过上面的缓动计算器修改对应的 css 属性值即可。例如,fadeIn 的实现:

const motion = new Motion({
  duration: 0.5,
})

function fadeIn() {
  const opacity = motion.current
  $('#some').css({ opacity })
}

fadeIn() // 初始值
motion.on('update', fadeIn())
motion.start()

这样就完成了一个渐显的动画效果。但是实际上,我们很少直接用 js 去处理这种简单的效果,因为考虑到性能问题,每一次修改 css,都会让浏览器重绘,这会阻塞其他进程,如果计算过于复杂,就会造成卡顿。但是,在一些特殊的场合,我们无法通过简单的 css 来实现的时候,这也是一种方式。

2019-07-01 119 ,

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