【译】Learn D3 入门文档：Animation

引子

继 Learn D3: Shapes 第六篇，只是英文翻译，可修改代码的部分用静态图片替代了，想要实时交互请阅读原文。

• 原文：Learn D3: Animation
• 版本：Published Mar 24, 2020
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正文

与在纸上绘制的图形不同，计算机图形不必是静态的；就像弗兰肯斯坦的怪物一样，他们可以通过动画活过来！✨

上面的折线图逐步显示。这个可有可无的效果，应该谨慎使用，因为它会引起注意，但它至少强化了 x 代表时间，并给一个原本枯燥的图表带来了一丝悬念。

这里的代码类似于我们前面看到的轴渲染：我们选择一个 SVG 路径元素，调用一个函数（reveal）来应用转换，最后将该元素嵌入 HTML 模板文本中。

在我们进入技术细节之前，让我们退一步，更全面地思考一下动画。

动画不是单个图形，而是随时间变化的一系列图形。该序列可以表示为返回给定时间 t 的图形的单元（或函数）。为简单起见，我们通常使用常规时间，其中 t=0 是动画的开始，t=1 是结束。

我们的单元理论上可以返回给定时间 t 的任何图形，但时间 t 的图形通常与时间 t+ϵ 的图形相似。帧与帧之间的这种相似性有助于观众跟随观看(在上面，仅 stroke-dasharray 属性设置动画；图形的其余部分保持不变。）因此，连续动画通常由离散关键帧定义，中间帧由插值或补格生成。

来看看 stroke-dasharray 属性。它是两个逗号分隔的数字：第一个是虚线（dash）的长度，第二个是虚线之间的间隙长度。如果虚线长度为零，则该线将不可见；如果虚线的长度与直线一样长，那么直线将不会中断。通过调整虚线长度并使间隙至少与直线一样长，这样我们可以控制画多少直线。我们只需要两个关键帧：零虚线长度和线虚线长度。

为了辅助动画（以及其它用途），D3 提供了插值器。其中最通用的是 d3.interpolate，它接受数字、颜色、数字字符串，甚至数组和对象。给定 start 和 value 值，d3.interpolate 返回一个函数，这个函数取一个 0 ≤ t ≤ 1 的时间并返回相应的中间值。

定义转换时，可以显式指定插值器（如上所述，使用 transition.attrTween ）或让 D3 选择（使用 transition.attr 或 transition.style）。显式指定允许使用更高级的插值方法，例如缩放、gamma 校正的 RGB 混合，甚至形状混合。

然而，动画不仅仅是插值：它也是计时。我们需要每秒重画 60 次，并根据实时和动画的期望开始时间和持续时间计算标准化时间 t 。

到目前为止，我们已经看到了两种计时方法。

第一种依赖于 D3 的变换，创建初始图形，然后开始变换以修改它（插入 stroke-dasharray 数组）。

第二种依赖于 Observable 的数据流，每当引用的 t 发生变化时重新创建图形，并依赖一个 scrubber 进行计时。这比前一种方法效率低，因为图形是在每一帧从头开始创建的，但更容易编写。

Observable 还有另一个控制动画的强大工具：生成器。当生成器单元生成一个值时，其执行将暂停，直到下一个动画帧为止，每秒最多执行 60 次。生成的值可以像整数一样简单，也可以是增量更新的 SVG 元素！

鉴于 Observable 中提供了各种有关动画的方法，该使用哪种呢？这要看情况了！

如果图形足够简单，你可以从头开始重新创建每个帧，或者如果实际上你不需要动画转换，则以声明方式编写图形。换句话说，什么也不做！得益于 Observable 的数据流，“静态”图形可以在不更改代码的情况下作出响应、交互或动画。

另一方面，对于性能需要高效增量更新的更复杂的动态图形，使用转换或生成器。

你还可以将各种方法结合起来。下图最初是静态的，但给定 x 域一个转换的 chart.update 方法；当单选值更改时，另一个单元将调用此方法。(此代码使用 d3 选择器而不是 HTML 模板文本编写，但图形结构与前面的示例相同，因此请尝试通过比较推断代码的含义。）

通过提供一个或多个更新方法，图表可以有选择地为特定值更改的转换设置动画。如果有任何其它变化，图表将回到被动反应状态，并从头开始重新绘制。

（如果你想知道：你可以在单独的单元中定义更新，而不是将其作为方法暴露。但是，不建议这样做，因为编辑更新代码不会从头开始重新绘制图表，这可能会导致不确定性的行为。 通过在图表单元中定义更新，它可以访问在更新过程中持续存在的局部变量。）

这个示例演示了 D3 轴的另一个方便功能：通过切换到 transition.call 而不是 selection.call ，x 轴中的更改现在是动态的而不是瞬时的，并与转换路径同步！

上面的动画只涉及一个元素：图表的线条。如果你想要设置多个元素的动画，该怎么办？如果元素集随着时间的推移而变化，新元素进入旧元素退出，该怎么办？读下去！

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附录

如果你对设计有效的动画感兴趣，我强烈建议阅读 Heer 和 Robertson 2007 年的论文 Animated Transitions in Statistical Data Graphics 。

附

根据源码，去除了平台依赖，提取了主要代码，有以下示例：

• 示例 1
• 示例 2
• 示例 3
• 示例 4

参考资料

• Learn D3: Animation