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23 | 如何构造酷炫的物理效果和过场动画效果？

23 | 如何构造酷炫的物理效果和过场动画效果？-极客时间

23 | 如何构造酷炫的物理效果和过场动画效果？

2019-05-02 戴铭 来自北京
《iOS开发高手课》
课程介绍

讲述：冯永吉

时长09:47大小8.94M

你好，我是戴铭。今天，我要和你分享的是如何为你 App 添加酷炫的动画效果。
不论是 iOS 开发，还是 Android 开发，现在的动画库差不多都需要手动去编写动画代码。这样的话，iOS 和 Android 开发者就需要分别去编写适合自己系统的代码。而且，手动编写动画的代码也非常复杂，不容易维护，很多动画细节的调整还需要和动画设计师不断沟通打磨，尤其是千行以上的动画代码编写、维护、沟通的成本巨大。
手动编写动画代码，除了会影响到开发者外，动画设计师也难以幸免。一款产品适配的平台越多，动画设计师设计走查的周期就越长，相应的动画成本就越高。同时，动画设计师很兴奋地设计出一套炫酷地动画效果后，在要通过开发者实现出来时，却因为工时评估过长而一再被简化，甚至被直接取消。试想一下，以后他还会动力十足地去设计酷炫的动画效果吗？
所以，你会发现现在有酷炫的动画效果的 App 非常少，而且多是出自个人开发者之手。那么，这就提高了对个人开发者的要求，不但要求他代码写得好，还要能够设计出好的动画效果。但是，这样的人才也是不可多得。
那，到底有没有什么办法能够把动画制作和 App 开发隔离开，专人做专事，而且还能使得多个平台的动画效果保持一致呢？
办法总比困难多。接下来，我们就一起看看如何实现的问题吧。

Lottie

Lottie 框架就很好地解决了动画制作与开发隔离，以及多平台统一的问题。
Lottie 是 Airbnb 开源的一个动画框架。Lottie 这个名字来自于一名德国导演洛特·赖尼格尔（Lotte Reiniger），她最著名的电影叫作“阿赫迈德王子历险记（The Adventures of Prince Achmed）”。这个框架和其他的动画框架不太一样，动画的编写和维护将由动画设计师完成，完全无需开发者操心。
动画设计师做好动画以后，可以使用After Effects将动画导出成 JSON 文件，然后由 Lottie 加载和渲染这个 JSON 文件，并转换成对应的动画代码。由于是 JSON 格式，文件也会很小，可以减少 App 包大小。运行时还可以通过代码控制更改动画，比如更改颜色、位置以及任何关键值。另外，Lottie 还支持页面切换的过场动画（UIViewController Transitions）。
下面的两张动画，就是使用 Lottie 做出来的效果。
上面这些动画，就是由动画设计师使用 After Effects 创作，然后使用 Bodymovin进行导出的，开发者完全不用做什么额外的代码工作，就能够使用原生方式将其渲染出来。
Bodymovin 是 Hernan Torrisi 做的一个 After Effects 的插件，起初导出的 JSON 文件只是通过 JavaScript 在网页中进行动画的播放，后来才将 JSON 文件的解析渲染应用到了其他平台上。
那么，如何使用 Bodymovin 呢？

Bodymovin

你需要先到Adobe 官网下载 Bodymovin 插件，并在 After Effects 中安装。使用 After Effects 制作完动画后，选择 Windows 菜单，找到 Extensions 的 Bodymovin 项，在菜单中选择 Render 按钮就可以输出 JSON 文件了。
LottieFiles 网站还是一个动画设计师分享作品的平台，每个动画效果的 JSON 文件都可下载使用。所以，如果你现在没有动画设计师配合的话，可以到这个网站去查找并下载一个 Bodymovin 生成的 JSON 文件，然后运用到工程中去试试效果。

在 iOS 中使用 Lottie

在 iOS 开发中使用 Lottie 也很简单，只要集成 Lottie 框架，然后在程序中通过 Lottie 的接口控制 After Effects 生成的动画 JSON 就行了。
首先，你可以通过 CocoaPods 集成 Lottie 框架到你工程中。Lottie iOS 框架的 GitHub 地址是https://github.com/airbnb/lottie-ios/，官方也提供了可供学习的示例。
然后，快速读取一个由 Bodymovin 生成的 JSON 文件进行播放。具体代码如下所示：
LOTAnimationView *animation = [LOTAnimationView animationNamed:@"Lottie"];
[self.view addSubview:animation];
[animation playWithCompletion:^(BOOL animationFinished) {
// 动画完成后需要处理的事情
}];
利用 Lottie 的动画进度控制能力，还可以完成手势与动效同步的问题。动画进度控制是 LOTAnimationView 的 animationProgress 属性，设置属性的示例代码如下：
CGPoint translation = [gesture getTranslationInView:self.view];
CGFloat progress = translation.y / self.view.bounds.size.height;
animationView.animationProgress = progress;
Lottie 还带有一个 UIViewController animation-controller，可以自定义页面切换的过场动画，示例代码如下：
#pragma mark -- 定制转场动画
// 代理返回推出控制器的动画
- (id<UIViewControllerAnimatedTransitioning>)animationControllerForPresentedController:(UIViewController *)presented presentingController:(UIViewController *)presenting sourceController:(UIViewController *)source {
LOTAnimationTransitionController *animationController = [[LOTAnimationTransitionController alloc] initWithAnimationNamed:@"vcTransition1" fromLayerNamed:@"outLayer" toLayerNamed:@"inLayer" applyAnimationTransform:NO];
return animationController;
}
// 代理返回退出控制器的动画
- (id<UIViewControllerAnimatedTransitioning>)animationControllerForDismissedController:(UIViewController *)dismissed {
LOTAnimationTransitionController *animationController = [[LOTAnimationTransitionController alloc] initWithAnimationNamed:@"vcTransition2" fromLayerNamed:@"outLayer" toLayerNamed:@"inLayer" applyAnimationTransform:NO];
return animationController;
}
Lottie 在运行期间提供接口和协议来更改动画，有动画数据搜索接口 LOTKeyPath，以及设置动画数据的协议 LOTValueDelegate。详细的说明和使用示例代码，你可以参看官方 iOS 教程。

多平台支持

Lottie 支持多平台，除了 支持iOS，还支持 Android 、React Native和Flutter。除了官方维护的这些平台外，Lottie 还支持Windows、Qt、Skia 。陈卿还实现了 React、Vue和Angular对 Lottie 的支持，并已将代码放到了 GitHub 上。
有了这么多平台的支持，对于动画设计师来说，可以安心做动画，只要简单地转换就可以完美展现动画效果，再也不用担心到开发者那里动画效果被大打折扣了。而对于开发者来说，再也不用写那些难以维护的大量动效代码了，而且 App 安装包的体积还变小了。
那么，这么神奇的框架，在 iOS 里到底是怎么实现的呢？接下来，我们就看下 Lottie 的实现原理吧。
通过原理的学习，你会掌握通过 JSON 来控制代码逻辑的能力。比如，你可以把运营活动流程的代码逻辑设计为一种规范，再设计一个拖拽工具用来创建运营活动流程，最后生成一份表示运营活动逻辑的 JSON，下发到 App 内来开启新的运营活动。

Lottie 实现原理

实际上，Lottie iOS在 iOS 内做的事情就是将 After Effects 编辑的动画内容，通过 JSON 文件这个中间媒介，一一映射到 iOS 的 LayerModel、Keyframe、ShapeItem、DashElement、Marker、Mask、Transform 这些类的属性中并保存了下来，接下来再通过 CoreAnimation 进行渲染。这就和你手动写动画代码的实现是一样的，只不过这个过程的精准描述，全部由动画设计师通过 JSON 文件输入进来了。
Lottie iOS 使用系统自带的 Codable 协议来解析 JSON 文件，这样就可以享受系统升级带来性能提升的便利，比如 ShapeItem 这个类设计如下：
// Shape Layer
class ShapeItem: Codable {
/// shape 的名字
let name: String
/// shape 的类型
let type: ShapeType
// 和 json 中字符映射
private enum CodingKeys : String, CodingKey {
case name = "nm"
case type = "ty"
}
// 初始化
required init(from decoder: Decoder) throws {
let container = try decoder.container(keyedBy: ShapeItem.CodingKeys.self)
self.name = try container.decodeIfPresent(String.self, forKey: .name) ?? "Layer"
self.type = try container.decode(ShapeType.self, forKey: .type)
}
}
通过上面代码可以看出，ShapeItem 有两个属性，映射到 JSON 的字符键值是 nm 和 ty，分别代表 shape 的名字和类型。下面，我们再一起看一段 Bodymovin 生成的 JSON 代码：
{"ty":"st","fillEnabled":true,"c":{"k":[{"i":{"x":[0.833],"y":[0.833]},"o":{"x":[0.167],"y":[0.167]},"n":["0p833_0p833_0p167_0p167"],"t":22,"s":[0,0.65,0.6,1],"e":[0.76,0.76,0.76,1]},{"t":36}]},"o":{"k":100},"w":{"k":3},"lc":2,"lj":2,"nm":"Stroke 1","mn":"ADBE Vector Graphic - Stroke"}
在这段 JSON 代码中，nm 键对应的值是 Stroke 1，ty 键对应的值是 st。那我们再来看看，st 是什么类型。
我们知道，ShapeType 是个枚举类型，它的定义如下：
enum ShapeType: String, Codable {
case ellipse = "el"
case fill = "fl"
case gradientFill = "gf"
case group = "gr"
case gradientStroke = "gs"
case merge = "mm"
case rectangle = "rc"
case repeater = "rp"
case round = "rd"
case shape = "sh"
case star = "sr"
case stroke = "st"
case trim = "tm"
case transform = "tr"
}
通过上面的枚举定义，可以看到 st 对应的是 stroke 类型。
Lottie 就是通过这种方式，定义了一系列的类结构，可以将 JSON 数据全部映射过来。所有映射用的类都放在 Lottie 的 Model 目录下。使用 CoreAnimation 渲染的相关代码都在 NodeRenderSystem 目录下，比如前面举例的 Stoke。
在渲染前会生成一个节点，实现在 StrokeNode.swift 里，然后对 StokeNode 这个节点渲染的逻辑在 StrokeRenderer.swift 里。核心代码如下：
// 设置 Context
func setupForStroke(_ inContext: CGContext) {
inContext.setLineWidth(width) // 行宽
inContext.setMiterLimit(miterLimit)
inContext.setLineCap(lineCap.cgLineCap) // 行间隔
inContext.setLineJoin(lineJoin.cgLineJoin)
// 设置线条样式
if let dashPhase = dashPhase, let lengths = dashLengths {
inContext.setLineDash(phase: dashPhase, lengths: lengths)
} else {
inContext.setLineDash(phase: 0, lengths: [])
}
}
// 渲染
func render(_ inContext: CGContext) {
guard inContext.path != nil && inContext.path!.isEmpty == false else {
return
}
guard let color = color else { return }
hasUpdate = false
setupForStroke(inContext)
inContext.setAlpha(opacity) // 设置透明度
inContext.setStrokeColor(color) // 设置颜色
inContext.strokePath()
}
这段代码看起来是不是就很熟悉了？
如果是手写动画，这些代码就需要不断重复地写。使用第三方库去写动画的话，也无非就是多封装了一层，而属性的设置、动画时间的设置等，还是需要手动添加很多代码来完成。
但是，使用 Lottie 后，你就完全不用去管这些代码了，只需要在 After Effects 那设置属性、控制动画时间就好了。

小结

今天这篇文章，我分享了一个制作动画的利器 Lottie，并和你说了如何在 iOS 中使用，以及它的实现原理。听到这，你一定感到奇怪， iOS 开发中还有很多优秀的动画框架，比如 Pop，但是为什么我只跟你说了 Lottie 呢？
因为在我看来， Lottie 这样的工作流程或许就是未来的趋势，就像 iOS 现在的发展趋势一样，越来越多的业务逻辑不再需要全部使用 Objective-C 或 Swift 来实现了，而是使用 JavaScript 语言或者 DSL 甚至是工具来描述业务，然后将描述业务的代码转换成一种中间代码，比如 JSON，不同平台再对相同的中间代码进行解析处理，以执行中间代码描述的业务逻辑。
这样做不仅可以减轻 App 包的大小，实现多端逻辑的统一处理，还可以让团队分工更加明确，一部分人专门开发业务代码，另一部分人负责端内稳定性、质量把控、性能提升工作的建设。

课后作业

相信你看到这，一定已经忍不住想小试身手了，那么就请你到 LottieFiles网站下载一个 JSON 文件，做一个 Lottie Demo 感受下吧。
感谢你的收听，欢迎你在评论区给我留言分享你的观点，也欢迎把它分享给更多的朋友一起阅读。
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精选留言(17)

  • 灬路上
    2019-05-08
    好奇大神是怎样了解到这些我们一般接触不到的渠道？是遇到问题，不断追问，寻找？
    12
  • 三件事
    2019-05-04
    一直很好奇如果只用系统api那些复杂一些的动画都是怎么实现出来的？各种计算坐标，画线，他们是如何知道这样做的呢？
    8
  • 花仙子
    2019-10-25
    Lottie现在只有swift版本，没有objective-c版本吗，如果用objective-c只能桥接使用？
    共 2 条评论
    2
  • 吴小安
    2019-05-06
    使用SVGA的库不是效果更好？还支持flash导出，跟lottie在性能内存上对比如何
    4
  • 政
    2019-05-02
    Lottie确实是个好东西，但是之前使用的时候遇到过大小不匹配的问题，不知道是设计师的锅还是我的锅。需要代码这边去适配这个不太准确的大小。
    2
  • 徐秀滨
    2019-05-15
    老师，你说的“通过 JSON 来控制代码逻辑的能力”能再讲讲吗？你举的例子看不懂

    作者回复: 在26篇里我列了一个使用 JSON 表示 JavaScript 代码逻辑的 JSON

    1
  • 吹啊吹吹
    2019-05-08
    太强了
    2
  • 起誓四境
    2019-05-02
    也遇到过楼上一样的调整大小、适配的问题，问一下，其他同学有没有好的方案？
    2
  • 偶滴关
    2019-05-02
    太好了！才知道居然有这么一个框架😃，动画效果一直是我的弱项。
    1
  • MELO
    2020-06-12
    非常适合个人开发者
  • 燃ゆる命
    2019-12-28
    一直以为是工程师自己代码写的 现在才知道实现的方法
  • 百变面包超人🍧
    2019-10-31
    在tab栏上用lottie做的动画怎么去做屏幕的适配呢，可能会有默认图标尺寸对不上？
    共 1 条评论
  • 赶紧学起来
    2019-05-22
    oc工程如何用cocoapods使用lottie-ios swift库？
    共 2 条评论
  • 听北冥
    2019-05-14
    戴老师，怎么调整动画的大小和位置？尝试用了contentMode参数，没有想要的效果。。。。像我 想把这个动画 https://lottiefiles.com/295-refresh 当做某个View的分割线，因为json动画不是填满整个背景的，所以加载上去的时候就只有一小块显示，网上找不到相关的方法
  • 开元₂³³³³³³³
    2019-05-12
    我也很好奇，像是这种框架，老师是怎么知道的呢？什么途径能了解到这些框架的存在？
  • data
    2019-05-03
    感觉每篇文章我都需要用很长的时间消耗
    共 1 条评论
  • Moon
    2019-05-02
    666，受教了。