如何使用Tween.js各类原生动画运动缓动算法

一、速战速决

昨天有事回了趟江苏,一来一回还堵车,1天基本上就在路上了,下午又当司机送夫人去买东西,周末工作时间严重不足,原本要早产的文章估计又要晚产了,为了争取2点前写完,我就尽量少废话了。

二、关于Tween.js

Tween.js是一个包含各种经典动画算法的JS资源,之前在多篇文章有提到过,例如之前写的“JavaScript与元素间的抛物线轨迹运动”,AS中甚至有专门的Tween类。

我在自己的Github上放了有3年了,地址为:https://github.com/zhangxinxu/Tween

我自己悄悄瞅了一看,就一个JS文件,连个描述都没有的的项目居然有147个star,看来今年用力一把,上500 star指日可待。

代码截图如下:
tween.js缓动代码截图

Quad, Cubic等等都是经典的动画运动算法名称,完整列表如下:

  1. Linear:线性匀速运动效果;
  2. Quadratic:二次方的缓动(t^2);
  3. Cubic:三次方的缓动(t^3);
  4. Quartic:四次方的缓动(t^4);
  5. Quintic:五次方的缓动(t^5);
  6. Sinusoidal:正弦曲线的缓动(sin(t));
  7. Exponential:指数曲线的缓动(2^t);
  8. Circular:圆形曲线的缓动(sqrt(1-t^2));
  9. Elastic:指数衰减的正弦曲线缓动;
  10. Back:超过范围的三次方缓动((s+1)*t^3 – s*t^2);
  11. Bounce:指数衰减的反弹缓动。

每个效果都分三个缓动方式,分别是:

  • easeIn:从0开始加速的缓动,也就是先慢后快;
  • easeOut:减速到0的缓动,也就是先快后慢;
  • easeInOut:前半段从0开始加速,后半段减速到0的缓动。

很多小伙伴easeIneaseOut哪个先快,哪个先慢一直记不清楚,我这里再给大家传授一遍我独门的邪恶记法,想想我们第一次OOXX,是不是进去(easeIn)的时候都是先慢,等进去了就快了;然后出来(easeOut)的时候,开始很快,都要出来了恋恋不舍速度就慢了。跟我们这里的动画效果是完全匹配的。

所有的这些缓动算法都离不开下面4个参数,t, b, c, d,含义如下:

/*
 * t: current time(当前时间);
 * b: beginning value(初始值);
 * c: change in value(变化量);
 * d: duration(持续时间)。
*/

只看上面字面意思其实不好理解,我们套用最简单的线性匀速运动来解释下:

Tween.Linear = function(t, b, c, d) { 
    return c*t/d + b; 
}

比方说我们要从位置0的地方运动到100,时间是10秒钟,此时,b, c, d三个参数就已经确认了,b初始值就是0,变化值c就是100-0就是100,最终的时间就是10,此时,只要给一个小于最终时间10的值,Tween.Linear就会返回当前时间应该的坐标,例如,假设此时动画进行到第5秒,也就是t为5,则得到(截图自Chrome控制台):
线性匀速运动结果

跟我们心中所想的值是一样的,这就是这些缓动算法的运算原理。

对了,貌似ElasticBack有其他可选参数,但我还没时间去研究,所以,这里暂不做相关介绍。

三、如何实际使用Tween.js中的缓动算法?

上面示意的Tween.js中的线性匀速运动案例实际上只是某一个静态数值,是无法构建动画的,如果要想实现连续的具有明显轨迹的动画效果,我们需要不停地修改t的数值,一般来讲都是一直往d的数值线性靠拢即可。

这里有个动词“不停地修改”,换句话说就是不停地绘制,于是,想到了HTML5中的requestAnimationFrame,关于requestAnimationFrame之前专门有文章介绍,如果浏览器不支持requestAnimationFrame,我们使用传统的setTimeout定时器兼容实现即可。

// requestAnimationFrame的兼容处理
if (!window.requestAnimationFrame) {
    requestAnimationFrame = function(fn) {
        setTimeout(fn, 17);
    };	
}

因此,我们要显示一个动画效果,例如,还是拿上面的线性效果举例,则代码可以变成:

var t = 0, b = 0, c = 100, d = 10;
var step = function () {
    // value就是当前的位置值
    // 例如我们可以设置DOM.style.left = value + 'px'实现定位
    var value = Tween.Linear(t, b, c, d);
    t++;
    if (t <= d) {
         // 继续运动
         requestAnimationFrame(step);
    } else {
        // 动画结束
    }
};

基本上,所有的动画使用都是这个套路。

然后,为了让大家可以直观体验Tween.js中所有缓动算法的效果是怎样的,我特意制作了一个包含完整效果的演示页面,您可以狠狠地点击这里:Tween.js动画算法使用示意demo

点击demo页面颜色不太好看的小圆球,就会看到各自的运动速率和缓动状态了,例如,Bounce.easeOut的效果就是小球像皮球落地一样弹几下:
Bounce.easeOut点击截图

demo页面上展示的源代码就是处理后相当精简的使用Tween.js的核心JS代码,如果大家对完整的效果实现感兴趣,可以右键页面→查看页面源代码。

四、基于Tween.js更简单调用的animation.js

Tween.js虽然原始且效果强大,但是,唯一的问题就是使用不方便,每次一个动画我都要弄个requestAnimationFrame,而且4个参数有点多,不好记忆,顺序什么的一旦弄错就很麻烦,有没有什么简单的方法调用的,就像jQuery的animation()方法一样。

出于这需求,我就手不停蹄弄出了一个更容易调用的animation.js,目前已经一起放在了https://github.com/zhangxinxu/Tween这个项目上,语法如下:

Math.animation(form, to, duration, easing, callback);

其中:

  • formto是必须参数,表示动画起始数值和结束数值;
  • durationeasingcallback理论上都是可选参数,但是实际上callback肯定是要使用的,因为实时变化的数值就是通过callback返回的。然后,durationeasingcallback这3个参数的顺序是任意的。具体来讲:
    • duration为动画持续时间,默认300,默认单位是毫秒,建议使用数值,例如600,也支持带单位,例如600ms或者0.6s
    • easing为缓动的类型,字符串类型,源自Tween.js。例如:'Linear''Quad.easeIn''Bounce.easeInOut'等等,需要注意大小写。 其中,默认值是'Linear'
    • callback为回调函数,支持2个参数(value, isEnding),其中value表示实时变化的计算值,isEnding是布尔值,表示动画是否完全停止。

所以,如果我们使用Math.animation()方法实现上面的线性运动效果则是:

Math.animation(0, 100, 170, function (value) {
    // value就是当前的位置值
});

是不是更容易理解和记忆了!

示意demo页面也有animation.js使用示意,其代码如下:

Math.animation(0, 800 - 42, function (value) {
    ball.style.transform = 'translateX(' + value + 'px)';
}, 'Bounce.easeInOut', 600);    

补充于2017-01-22
基于animation.js实现了一个更复杂的动画交互效果,名为“小兔子,跳火球;腿儿短,眼泪流”,gif截屏动画如下:

兔子跳火球gif

亲自感受您可以狠狠地点击这里:兔子跳火球动画demo

代码细节参见上demo页面源代码。

五、结束语

Tween.js的强大之处在于,其本质上是一个算法,也就是在任何地方其实都是可以使用的,比方说canvas中或者SVG动画实现等等,可以很好弥补CSS3 animation不太方便使用的场景,以及一些与动态位置打交道的交互效果,位置是不确定的,只能借助JS实现,此时配合动画算法,各种效果实现都不在话下。

有了上面的Math.animation()方法,实现不要太简单,且不依赖任何jQuery, Zepto之类的工具类JS,我们悄悄地实现,让设计师和产品经理惊讶下,喜出望外一下,岂不美哉!

比方说返回顶部效果,虽然说,直接瞬间到顶部也能满足功能,但是效果而言太干了,都如果我们主动加个动画效果,岂不是可以好好装逼一把,例如,在本文的demo演示页面,滚动到合适位置,然后打开控制台中粘贴下面JS代码然后回车:

Math.animation(document.documentElement.scrollTop, 0, function (value) {
    document.documentElement.scrollTop = value;
}, 'Quart.easeOut', 600);

就会发现页面滚动条好像自带了刹车平滑滚动到了顶部。

animation.js写得相当匆忙,时间有限,也并未详尽测试,因此如果在使用时候发现问题,欢迎及时反馈,也更加欢迎共同建设,项目地址是:https://github.com/zhangxinxu/Tween

比方说,增加loop循环控制之类的~

恩,就这些,还有13分钟2点,写个摘要差不多赶在计划前完成,速度还算不错。

最后,感谢阅读!

(本篇完)

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发表评论(目前16 条评论)

  1. bestRenekton说道:

    很小很强大,非常好用

  2. loki说道:

    老司机 记忆法好赞!

  3. 黑猫警长说道:

    短小精悍,比喻形象恰当。另:分享一些Angular2 H5方面的实践,可以吗?

  4. yeatszhang说道:

    记忆法好顶赞

  5. tianxin说道:

    适合我

  6. JSHacker说道:

    被你ooxx那段的描述吸引到了

  7. 明成说道:

    使用的时候发现一个问题:如果页面切换或者最小化的时候,运动会暂停。这是什么情况呢?

  8. joyjoe说道:

    easeIn easeOut 邪恶记忆法 完全看不懂呀 张老师果然是老司机呀

  9. 吴英凤说道:

    张老师可不可以在博客上有上一篇和下一篇的链接,这样阅读方便

  10. 叔叔说道:

    这个缓动算法的t,b,c,d四个参数,显然无法精确控制动画时间。完美的缓动算法只有一个参数。

    • 张 鑫旭说道:

      所以,才有后面的animation.js

      • 叔叔说道:

        “所以”个啥?你根本就没明白我的意思。完美的算法是 当前时间/总时间=当前距离/总距离,时间是要自己算。这个tween缓动算法是给小白无脑用的。我说完美的算法是easing.js,只有1个参数的那种。

  11. ku说道:

    拜读

  12. 不错哦。原生js可以使用这个库来实现各种动画加速效果,收藏

  13. demo2016说道:

    旧文章 不好玩