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CSS3動畫幀數科學計演算法

迴圈動畫按迴圈方式可以分為:

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用CSS程式碼的方式表示,就是:
單向迴圈: animation-iteration-count: infinite; animation-direction: normal;
雙向迴圈:  animation-iteration-count: infinite; animation-direction: alternate;

先看看做一個動畫需要哪些條件

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總幀數:100 (已知引數)
CSS3幀動畫的幀數設定是從0%~100%,數值可以帶小數位,0%可以用from關鍵詞替代,100%可以用to關鍵詞替代

動作數:n (已知引數)
動畫中的幾個關鍵動作

動作停留幀數:x (未知引數)
在當前動作停留的幀數

動作過渡幀數:y
(未知引數)
上一個動作過渡到下一個動作需要用的幀數

我們用示例來說明它們之間的關係。

單向迴圈動畫
示例要求:實現一個3個動作的單向迴圈動畫

為了方便理解,以線段圖示法來展示

Step1,滿幀100%
0%                           100%
└─────────────────────────────────────────┘

Step2,新增動作節點(總節點數 = 動作數)
0%             ?%            100%
過渡y幀           過渡y幀 └────────────────────┴────────────────────┘
動作1            動作2            動作3

這個時候,我們很輕易的算出動作2的keyframes幀數是50%

實際上,很多時候我們需要讓每個動作停頓一會,而不會閃動太快。如“嘀卡萌風騷亂舞”的動畫,每個動作都需要定格一會,這個時候我們需要給每個動作分配一些停留幀數。

Step3,新增停留幀 (總節點數 = 動作數 * 2)
0%    ?%     ?%     ?%     ?%    100%

停留x幀  過渡y幀   停留x幀  過渡y幀   停留x幀 └───────┴────────┴────────┴───────┴───────┘
動作1          動作2          動作3
這下就複雜了,不過我們仔細分析,會發現它們之間有一定的規律。
3x + 2y = 100
動作個數 = 3       停留幀個數 = 3      過渡幀個數 = 2

設動作個數為n,則
動作個數 = n       停留幀個數 = n      過渡幀個數 = n-1

然後,我們可以得出一個公式
nx + (n-1)y = 100 接下來我們可以有規則性的嘗試動畫引數了,我們嘗試讓每個動作停留20幀,通過公式求得動作過渡幀數y也等於20,於是得出我們的幀數程式碼
  1. .demo{animation:anim-name 1s infinite;}  /* 單向迴圈 */
  2. @keyframes anim-name{
  3.     0%, 20%{  /* 動作1 */  }
  4.     40%, 60%{  /* 動作2 */  }
  5.     80%, 100%{  /* 動作3 */  }
  6. }
複製程式碼 有了公式,我們就不用瞎嘗試啦,可以少死點腦細胞了

雙向迴圈動畫
示例要求:實現一個3個動作的雙向迴圈動畫

複製上面的動畫程式碼,加個 animation-direction: alternate; 屬性不就好了?

(哦,不對,按照心理學反推論,如果這麼簡單,作者有必要另起篇幅嗎?肯定有陰謀!)

不用猜了,我就是有陰謀!

繼續線段圖示,當我們加入 animation-direction: alternate; 屬性之後的效果是
11.png
問題:首尾動作從第二遍播放開始會重複停留時間!

這個並不是我們期望看到的效果,不過解決方法也很簡單

12.png
通過線段圖分析
2x + 2y = 100 動作個數 = 3       停留幀個數 = 2         過渡幀個數 = 2

設動作個數為n,則
動作個數 = n       停留幀個數 = n-1     過渡幀個數 = n-1

然後,我們可以得出一個公式
(n-1)(x+y) = 100
接下來我們還是嘗試讓每個動作停留20幀,通過公式求得動作過渡幀數y等於30,於是得出我們的幀數程式碼
  1. .demo{animation:anim-name 1s infinite alternate;} /* 雙向迴圈 */
  2. @keyframes anim-name{
  3.     0%, 10%{  /* 動作1 */  }
  4.     40%, 60%{  /* 動作2 */  }
  5.     90%, 100%{  /* 動作3 */  }
  6. }
複製程式碼 注意:雙向迴圈動畫,首尾動作停留幀要各減一半,示例的首尾動作停留幀為10 (20/2=10)

細心的同學會發現,其實這裡還有點小瑕疵,那就是

問題:第一次播放的第一個動作只停了一半時間!

有時我們做動作銜接,一定要所有動作時間都保持一致。解決辦法也不是沒有,可以給動畫加個延遲時間 animation-delay 屬性,時長等於動作停留時間的一半,如何計算時長後面會講到。

除了加延時解決這個問題之外,還有一個偽方法,請繼續往下看

模擬雙向迴圈動畫
示例要求:實現一個3個動作的雙向迴圈動畫

模擬雙向迴圈動畫就是不使用 animation-direction: alternate; 屬性實現雙向迴圈的效果。

有點繞,上線段圖

13.png
通過線段圖分析
4x + 4y = 100 動作個數 = 5       停留幀個數 = 4         過渡幀個數 = 4

設動作個數為n,則

動作個數 = n       停留幀個數 = n-1     過渡幀個數 = n-1

然後,我們可以得出一個公式
(n-1)(x+y) = 100
但動作個數5包含了重複動作,不符合我們的計算習慣,不包含重複動作個數3才符合我們的計算習慣。那麼設

(不含重複)動作個數為 m

(含重複)動作個數為 n,則 n = 2m-1,將 2m-1 帶入上面的公式得出公式
(2m-1-1)(x+y) = 100
將m統一換成n表示,再簡化公式後得到最終公式
(2n-2)(x+y) = 100
接下來我們再次嘗試讓每個動作停留20幀,通過公式求得動作過渡幀數y等於5,於是得出我們的幀數程式碼
  1. .demo{animation:anim-name 1s infinite;} /* 模擬雙向迴圈 */
  2. @-webkit-keyframes anim-name{
  3.     0%{  /* 動作1 */  }
  4.     20%{  /* 動作1 */  }
  5.     25%{  /* 動作2 */  }
  6.     45%{  /* 動作2 */  }
  7.     50%{  /* 動作3 */  }
  8.     70%{  /* 動作3 */  }
  9.     75%{  /* 動作2 */  }
  10.     95%{  /* 動作2 */  }
  11.     100%{  /* 動作1 */  }
  12. }
複製程式碼 縮寫版程式碼
  1. .demo{animation:anim-name 1s infinite;} /* 模擬雙向迴圈 */
  2. @keyframes anim-name{
  3.     0%, 20%, 100%{  /* 動作1 */  }
  4.     25%, 45%, 75%, 95%{  /* 動作2 */  }
  5.     50%, 70%{  /* 動作3 */  }
  6. }
複製程式碼 模擬雙向迴圈的方法可以讓所有動作的停留時間都保持一致,缺點就是程式碼比較多,幀數也算得麻煩,不過也不失為一種解決方法。一般情況下,還是建議大家使用雙向迴圈+延遲播放的方案。

提到延遲播放,跟時間有關係,這個延遲時長該怎麼定?如果以上方案,每個動作我們要固定它的過渡時間,比如動作之間過渡0.4秒,那過渡幀數又該怎麼定?接下來我們再挖掘一下,幀數如何跟時間結合。

時間模式計算幀數
我們在做動畫的時候需要設定一個 animation-duration 動畫持續時間的屬性,知道持續播放時間我們就可以很輕易的計算出播放速度,還記得我們小學學的速度公式嗎?

設,總幀數為s(100幀),播放時間為t,播放速度為v,得出公式
v = s / t
繼續用示例來加深理解。

示例要求:實現一個3個動作的單向迴圈動畫,播放時間2秒,每個動作的過渡時間為0.4秒

通過播放速度公式,我們可以計算出過渡幀數。

播放速度:  100幀 / 2秒 = 50幀/秒

過渡幀數:  50幀/秒 * 0.4秒 = 20幀

得出過渡幀數,接下來套用單向迴圈動畫的幀數公式,計算出停留幀數,參考上面總結的公式  nx + (n-1)y = 100  ,推導公式得出停留幀數 x = (100-(n-1)y) / n

動作個數(n):  3
過渡幀數(y): 20

停留幀數:  (100-(3-1)*20)/3 = 20幀

於是得出我們的幀數程式碼
  1. .demo{animation:anim-name 2s infinite;}  /* 單向迴圈 */
  2. @keyframes anim-name{
  3.     0%, 20%{  /* 動作1 */  }
  4.     40%, 60%{  /* 動作2 */  }
  5.     80%, 100%{  /* 動作3 */  }
  6. }
複製程式碼 這麼多公式,眼都花了更別說記了。彆著急,公式是給機器記的,這種破事就交給我們的機器去算。下面是一個簡易的CSS3動畫幀數計算器,可以幫我們省去一些計算的煩惱。
CSS3動畫幀數計算器:http://tid.tenpay.com/labs/css3_keyframes_calculator.html

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以白樹同學的跑步動畫為示例

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動畫是單向迴圈,有7個關鍵動作,動作需要使用逐幀過渡效果 animation-timing-function:step-start 實現,所以動作個數需要額外加1,即有8個動作。使用 step-start 後會自動平分動作停留時間,所以keyframes我們就不用加動作停留幀數了。

開啟工具頁面,選擇 [單向迴圈動畫] -> [不停頓] -> [動作個數8] -> [生成程式碼]
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