什么是逐帧动画


要了解 CSS3 逐帧动画,首先要明确什么是逐帧动画。

看一下维基百科中的定义:

定格动画,又名逐帧动画,是一种动画技术,其原理即将每帧不同的图像连续播放,从而产生动画效果。

简而言之,实现逐帧动画需要两个条件:(1)相关联的不同图像,即动画帧;(2)连续播放。

我们儿时的记忆,手翻书,他所实现的就是逐帧动画:

逐帧动画

(图片来源:知乎

前端逐帧动画实现方案


在细聊 css3 逐帧动画之前,我们先大致了解下前端实现逐帧动画有哪些方案。

其实不外乎三种技术(视频可以实现所有类型的动画,暂不纳入):gif、JavaScript、CSS3 Animation。

前文提到,实现逐帧动画需要两个条件:(1)动画帧;(2)连续播放。

下面我们仔细自己分析下这三种技术是怎么实现上述条件的:

(1)gif

在触屏页中,gif 常被用来做加载动画。如《陌陌不孤独饭局》的加载动画:

gif

gif 可以有多个动画帧,连续播放是其自身属性,是否循环也是由其本身决定的。它往往用来实现小细节动画,成本较低、使用方便。

但其缺点也是很明显的:

  • 画质上,gif 支持颜色少(最大256色)、Alpha 透明度支持差,图像锯齿毛边比较严重;
  • 交互上,不能直接控制播放、暂停、播放次数,灵活性差;
  • 性能上,gif 会引起页面周期性的 paint ,性能较差。

(2)JavaScript

JS 与 CSS3,一般是将动画帧放到背景图中。

不同的是, JS 是使用脚本来控制动画的连续播放的

  • 可以直接改变元素的 background-image
  • 也可以将动画帧合并成雪碧图,通过改变 background-position 来实现

还是《陌陌不孤独饭局》的例子:

其中有一个伸手取饭盒的动画,一共有19帧,且在第11帧处有一个交互,将雪碧图放入背景中,通过不同的样式实现不同的 background-position ,使用 JS 改变样式名:

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.sprite-rice-1,
.sprite-rice-2,
.sprite-rice-19{
background-image:url(http://7xnvb2.com2.z0.glb.qiniucdn.com/img/rice.jpg);
background-repeat:no-repeat
}
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.sprite-rice-1{background-position:-1800px 0}
.sprite-rice-2{background-position:-900px -489px}
.sprite-rice-19{background-position:-1200px 0}

sprite

使用 JS 的优点是兼容性佳,交互灵活。

(3)CSS3 Animation

CSS3 实际上是使用 animation-timing-function 的阶梯函数 steps(number_of_steps, direction) 来实现逐帧动画的连续播放的。

在移动端,CSS3 Animation 兼容性良好,相对于 JS,CSS3 逐帧动画使用简单,且效率更高,因为许多优化都在浏览器底层完成。

因此在触屏页面中 CSS3 逐帧动画使用广泛,下文将对其进行详细介绍。

CSS3 逐帧动画的实现


(1)将动画帧合并为雪碧图

在触屏页面中,动画往往承担页面样式实现的角色(即不需要替换),因此我们会将图片放到元素的背景中(background-image)。

逐帧动画有不同的动画帧,我们可以通过更改 background-image 的值实现帧的切换,但多张图片会带来多个 HTTP 请求,且不利于文件的管理。

比较合适的做法,是将所有的动画帧合并成一张雪碧图(sprite),通过改变 background-position 的值来实现动画帧切换。因此,逐帧动画也被称为“精灵动画(sprite animation)”。

以京东到家的触屏页面《年货送到家》为例:

这个动画一个有三帧,将3个动画帧合并,并放到 .p8 .page_key 的背景中:

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.p8 .page_key {
position: absolute;
width: 572px;
height: 586px;
background-image: url("../img/p8.png");
}

(2)使用 steps 实现动画播放

steps 指定了一个阶梯函数,包含两个参数:

  • 第一个参数指定了函数中的间隔数量(必须是正整数);
  • 第二个参数可选,指定在每个间隔的起点或是终点发生阶跃变化,接受 start 和 end 两个值,默认为 end。

(参考自W3C

通过W3C中的这张图片来理解 steps 的工作机制:

steps

回到上述的例子,我们在 keyframes 中定义好每个动画帧:

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@-webkit-keyframes p8{
0%{background-position: 0 0;}
33.33%{background-position: 0 -586px;}
66.66%{background-position: 0 -1172px;}
100%{background-position: 0 -1758px;}
}

然后,给他加上 animation

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.p8 .page_key{
-webkit-animation: p8 steps(1,end) 1.5s infinite;
}

为什么第一个参数是1?

前文中提到,steps 是 animation-timing-function 的一个属性值,在 W3C 中有如下说明:

For a keyframed animation, the ‘animation-timing-function’ applies between keyframes, not over the entire animation.

也就是说,animation-timing-function 应该于两个 keyframes 之间,而非整个动画。在上面的 keyframes 中,我们已经把每个帧都写出来了,所以两个 keyframes 之间的间隔是1。

更加简便的写法?

既然说 steps 第一个参数是指函数的间隔数量,那么我们就可以把 keyframes 的计算直接交给 steps 来完成。

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.p8 .page_key{
-webkit-animation: p8 steps(3,end) 1.5s infinite;
}
@-webkit-keyframes p8 {
100% {background-position: 0 -1758px;}
}

以上两种写法效果是等同的。

CSS3 逐帧动画使用技巧


(1)step-start 与 step-end

除了 steps 函数,animation-timing-function 还有两个与逐帧动画相关的属性值 step-startstep-end

  • step-start 等同于 steps(1,start):动画执行时以开始端点为开始;
  • step-end 等同于 steps(1,end):动画执行时以结尾端点为开始。

(2)动画帧的计算:

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$spriteWidth: 140px; // 精灵宽度
@keyframes ani {
100% {
background-position: -($spriteWidth * 12) 0; // 12帧
}
}

(3)适配方案:rem+scale

我们知道,rem 的计算会存在误差,因此使用雪碧图时我们并不推荐用 rem。如果是逐帧动画的话,由于计算的误差,会出现抖动的情况。

那么在触屏页中,如何实现页面的适配?

这里小编提供一个思路:

  • 非逐帧动画部分,使用 rem 做单位;
  • 逐帧动画部分,使用 px 做单位,再结合 js 对动画部分使用 scale 进行缩放。
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