关于前端:前端动画基础笔记

动画的基本原理

• 什么是动画

  动画是通过 疾速间断排列 彼此 差别极小 的间断图像 来制作 静止错觉和变动错觉的过程。———维基百科

• 常见的前端动画技术：Sprite 动画、CSS 动画、JS 动画、SVG 动画和 WebGL 动画
• 动画按利用分类：UI 动画、基于 WebGL 的游戏动画和动画数据可视化

• 计算机动画原理

  • 计算机图形学：计算机视觉的根底，涵盖点、线、面、体、场的数学构造方法

    • 几何和图形数据的输出、存储和压缩
    • 形容纹理、曲线、光影等算法
    • 物体图形的数据输入（图形接口、动画技术），硬件和图形的交互技术
    • 图形开发软件的相干技术标准
  • 计算机动画：计算机图形学的分支，次要蕴含 2D、3D 动画
  • 无论动画如许简略，始终须要定义两个根本状态即开始状态和完结状态，有了这两个状态能力定义插值状态从而填补两者之间的空白
  • 帧：间断变换的多张画面，其中的每一幅画面都是一帧
  • 帧率：用于度量肯定时间段内的帧数，通常的测量单位是 FPS（frame per second）
  • 帧率与人眼：个别每秒 10 ~ 12 帧人会认为画面是连贯的，这个景象称作视觉暂留。对于一些动画来说低于 30FPS 会感觉到显著卡顿，目前支流的屏幕、显示器输入为 60FPS，成果显著晦涩
  • 空白的补全形式有两种：补间动画（关键帧）和逐帧动画

前端动画分类

• CSS 动画

  • CSS animation 是常见的 CSS 动画实现形式

    • animation 是 animation-name、animation-duration、animation-timing-function、animation-delay、animation-iteration-count、animation-direction、animation-fill-mode、animation-play-state 属性的一个简写属性模式
    • animation-name 属性指定利用的一系列动画，每个名称代表一个由 @keyframes 定义的动画序列
    • animation-duration 属性指定一个动画周期的时长

  • CSS 实现补间动画（Transition API、Keyframe）

    • Transition API（过渡动画）：DOM 加载实现或 class 发生变化时触发
    • keyframe 实现动画：和 transition 相比，关键帧 keyframes 能够管制动画序列的两头步骤
  • sprite 实现 CSS 逐帧动画

  • CSS 动画特点：

    • 长处：简略、高效、申明式的、不依赖于主线程，采纳硬件加速（GPU）；浏览器会对 CSS3 动画做优化，性能上有劣势
    • 毛病：不能动静批改或定义动画内容，不同的动画无奈实现同步，多个动画彼此无奈重叠，局部动画无奈实现
    • 实用场景：简略的 H5 流动 / 宣传页面
    • 举荐库：animation.css、shake.css 等

• SVG 动画

  • SVG 是基于 XML 的矢量图形描述语言，它能够和 CSS 和 JavaScript 较好地配合，实现 SVG 动画通常有三种形式：SMIL（Synchronized Multimedia Integration Language 同步多媒体集成语言）、JavaScript、CSS
  • 应用 JavaScript 实现 SVG 动画的类库有 snap.js、anime.js 和 HTML 原生的 Web Animation

  • SVG 动画特点：

    • 长处：通过矢量元素实现动画，不同屏幕下均可取得较好的清晰度，能够实现一些非凡的成果：描字、形变和墨水扩散等
    • 毛病：应用形式较为简单，过多应用可能会带来性能问题

• JavaScript 动画

  • JavaScript 能够实现简单的动画，也能够操作 canvas 动画 API 上进行绘制

  • JavaScript 动画特点：

    • 长处：应用灵便，相较 CSS 容易做到两个以上的状态转化
    • 毛病：应用到 JS 运行时，调优方面不如 CSS 简略，对于性能和兼容性较差的浏览器 CSS 能够做到优雅降级，而 JS 须要额定代码兼容

• 如何抉择

  • 为 UI 元素采纳较小的独立状态时应用 CSS
  • 在须要对动画进行大量管制时，应用 JavaScript
  • 在特定场景下能够应用 SVG，能够应用 CSS 或 JS 操作 SVG 变动

实现前端动画

• JavaScript 动画封装函数

  • JavaScript 动画应该通过 requestAnimationFrame 内置函数，容许设置回调函数以在浏览器筹备重绘时允行，当页面在后盾时没有产生重绘，回调不会运行，动画将被暂停且不会耗费资源
  • JavaScript 实现动画不倡议应用 setTimeout 和 setInterval
  • JavaScript 执行动画的核心思想：$Δr = ΔvΔt$，r 是间隔，v 是速度，t 是工夫

• JavaScript 动画实现代码：

  /**
  * 参数阐明：draw 绘制函数
   easing 缓动函数
   duration 持续时间
   @returns 返回一个 Promise 对象，是因为动画能够是间断的，反对通过 then 函数或 await 进行顺序调用
  */
  function animate({easing, draw, duration}) {
    // 动画开始的工夫戳
    // 不应用 new Date.now() 因为 performance.now()会以恒定速度自增，准确到微秒级别，不易被篡改
    let start = performance.now();  
    return new Promise(resolve => {requestAnimationFrame(function animate(time) {let timeFraction = (time - start) / duration;
        if (timeFraction > 1) timeFraction = 1;
        let progress = easing(timeFraction);
  
        draw(progress);
  
        if (timeFraction < 1) {requestAnimationFrame(animate);
        } else {resolve();
        }
      });
    });
  }

• draw 绘制函数

  const ball = document.querySelector('.ball');
  const draw = (progress) => {ball.style.transform = `translate(${progress}px, 0)`;
  }

• easing 缓动函数

  easing(timeFraction) {return timeFraction ** 2;}

相干实际

• 动画资源

  • SVG：Snap.svg – 古代 SVG 图形的 JavaScript 库、Svg.js – 用于操作和动画 SVG 的轻量级库
  • JavaScript：GSAP – JavaScript 动画库、TweenJs – 一个简略但功能强大的 JavaScript 补间 / 动画库。CreateJS 库套件的一部分、Velocity – 减速的 JavaScript 动画
  • CSS：Animate.css – CSS 动画的跨浏览器库。像一件简略的事件一样容易应用
  • canvas：EaselJs – 是一个用于在 HTML5 中构建高性能交互式 2D 内容的库、Fabric.js – 反对动画的 JavaScript 画布库、Pixijs – 应用最快、最灵便的 2D WebGL 渲染器创立精美的数字内容

• 动画的优化

  • 性能角度：页面渲染的个别过程为 JS > CSS > 计算款式 > 布局 > 绘制 > 渲染层合并，即 JavaScript > Style > Layout > Paint > Composite
  • 其中，Layout(重排)和 Paint(重绘)是整个环节中最为耗时的两环，所以咱们尽量避免这两个环节，从性能方面思考，最现实的渲染流水线是没有布局和绘制环节的，只须要做渲染层的合并即可（重排必然重绘，重绘不肯定重排）。在理论的利用里，最为简略的一个留神点就是，触发动画的开始不要用 display: none 属性值，因为它会引起 Layout、Paint 环节，通过切换类名就曾经是一种很好的方法

  • 另外一些优化计划：

    • translate 属性值来替换 top/left/right/bottom 的切换
    • scale 属性值替换 width/height
    • opacity 属性替换 display/visibility
    • CSS3 硬减速（GPU 减速）：应用 transform、opacity、filter、will-change 属性引起硬减速