探索阻尼动画优雅的实现方式

简述

本文探讨下如何在 Android 上实现阻尼动画,首先 wiki 下阻尼的定义:是指任何振动系统在振动中,由于外界作用(如流体阻力、摩擦力等)和/或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性,也就是阻尼系统由两个子系统组成(振子系统、阻力系统),先前写过一篇 如何优雅地在Android上实现iOS的图片预览
,就是一套阻尼动画的实现

不知道阻尼动画效果的同学可以去玩玩 iOS,iOS 的 UI 系统内置一套物理引擎,几乎所有的滚动界面都有阻尼动画效果(越界回弹)

在讨论阻尼动画之前,我先讲一下本人编写动画的历程,分为 3 个阶段(位置突变动画,位置不突变动画,速度不突变的动画

位置突变动画

此动画是 Android 里面最简单的动画,我们平常写的 ValueAnimator 动画、xml 动画,其实都是位置突变的动画,为什么叫它位置突变的动画呢,比如我要把一个 View 渐变出来,那么 alpha 数值应该是从 0 -> 1,但是假如在渐变动画还没有结束的时候(假如刚好播放到 0.5),我又想把 View 给渐隐掉,此时一般会播放一个 1 -> 0 的动画,这里就产生了位置突变效应(从 0.5 突变成了 1),造成的视觉效果就是视图闪动(等同于游戏里面的跳帧)

位置不突变动画

在上述动画的基础上,对于第二段的渐隐动画,我不从 1 -> 0 开始变化,我在播放渐隐动画前先获取 View 的透明度(0.5),然后让动画从 0.5 -> 0 开始变化(视觉上没有了闪动现象)

速度不突变动画

位置不突变动画一般都能满足要求了(系统自带的 ViewPropertyAnimator 就是位置不突变动画),但是为什么 iOS 的动画就看起来这么舒服,而安卓的动画看起来有点死板呢?这边就存在一个速度突变的问题

速度突变动画↓

探索阻尼动画优雅的实现方式_第1张图片
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速度不突变动画↓

探索阻尼动画优雅的实现方式_第2张图片
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图片来自 谷歌动画文档

我想,应该可以很明显的看出这两者的动画区别,当动画的目标位置发生变化之后,动画1 给人一种非常突兀的感觉,而动画2 给人一种丝一般的顺滑

速度不突变最理想的编写方式就是引入一套物理引擎,然后基于这套物理引擎开发动画,但是成本很大,这也是为什么 iOS 的动画这么丝滑的原因(内置物理引擎)

实现

谷歌大佬也发现了这个问题的,所以它在 support 26 版本中加入了 DynamicAnimation,这是一套基于物理状态的动画系统,顾明思议,他内置了一套简单的物理引擎,它有默认的两个子类实现 SpringAnimation(弹簧动画)、FlingAnimation(滑动动画),下面我就用这两个动画来实现我想要的阻尼动画

先看一个简单的 demo


SmartSelect_20180430-115555_Video Player.gif

思考一下,如何实现这个动画,最容易想到的就是用系统的 OverScroller,但是此类的定制性比较差,和阻尼效果差别很大。另一种方式就是分段动画,滚动的时候用 Scroller 实现,越界的时候用 ValueAnimator 来实现,这种方式首先编码很麻烦:至少要分成 3 段动画(滑动 -> 越界 -> 回弹),其次它是一个速度突变的动画,表现上来说总会给人一种违和感

自定义阻尼系统

此方案就是自己模拟物理引擎,理论上可以实现物理引擎所支持的动画,但是需要了解一定的物理知识和数学知识,代码实现繁琐,但是很有意思,有兴趣的同学可以看我之前写的一篇文章 如何优雅地在Android上实现iOS的图片预览

借用 DynamicAnimation

这个是谷歌为了解决物理动画而出的一个 support 库,对它的描述叫 Physics-based motion。它的其中一个子类 SpringAnimation 其实就是弹簧动画,也就是我想要的阻尼系统。但是要实现 demo 中的动画,只有 SpringAnimation 是不够的,还需要一个 fling 动画,用于滑动,刚好 DynamicAnimation 还有一个子类就是 FlingAnimation

那么接下来的问题就是如何结合这两个动画,撸出一个 SpringFlingAnimation

物理动画的实现方式,无非就是逐帧计算,每一帧根据当前的 (位置、速度、加速度)计算出下一帧的(位置、速度、加速度),所以我只需要在越界的时候用 SpringAnimation 的逻辑去计算,非越界的时候用 FlingAnimation 的逻辑去计算,就可以达到我们想要的效果

例:

探索阻尼动画优雅的实现方式_第3张图片
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如图所示,黑框是父布局,可以看做一个 ScrollView,橘色的框为内部的子 View,1 的时候上滑采用 FlingAnimation 去计算帧,2 的时候因为越界了所以用 SpringAnimaiton 的逻辑来计算帧,3 的时候继续采用 FlingAnimation

思路理清楚后是不是感觉很简单,其实实现方式也很简单,SpringAnimationFlingAnimation 里面的代码本来就没多少,阻尼系统的逻辑运算都封装在 SpringForce 里面了,我们只需要继承自 DynamicAnimation,复合一下两个动画的计算帧逻辑就可以了

PS: DynamicAnimation 的虚方法都是包权限的,也就是只有包权限的类才可以继承

具体实现可以看我的 Github 项目 SpringFlingAnimation.java,上述 demo 的简单实现代码 SampleDampNestedScrollView.java

原文链接

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