在iOS中實現谷歌滅霸彩蛋的完整示例

2020-07-26 02:20:03

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供稿：網友

前言

最近上映的復仇者聯盟4據說沒有片尾彩蛋，不過谷歌幫我們做了。只要在谷歌搜索滅霸，在結果的右側點擊無限手套，你將化身為滅霸，其中一半的搜索結果會化為灰燼消失...那么這么酷的動畫在iOS中可以實現嗎？答案是肯定的。整個動畫主要包含以下幾部分：響指動畫、沙化消失以及背景音效和復原動畫，讓我們分別來看看如何實現。

圖1 左為沙化動畫，右為復原動畫

響指動畫

Google的方法是利用了48幀合成的一張Sprite圖進行動畫的：

圖2 響指Sprite圖片

原始圖片中48幅全部排成一行，這里為了顯示效果截成2行

iOS 中通過這張圖片來實現動畫并不難。CALayer有一個屬性contentsRect，通過它可以控制內容顯示的區域，而且是Animateable的。它的類型是CGRect，默認值為(x:0.0, y:0.0, width:1.0, height:1.0)，它的單位不是常見的Point，而是單位坐標空間，所以默認值顯示100%的內容區域。新建Sprite播放視圖層AnimatableSpriteLayer:

class AnimatableSpriteLayer: CALayer { private var animationValues = [CGFloat]() convenience init(spriteSheetImage: UIImage, spriteFrameSize: CGSize ) { self.init() //1 masksToBounds = true contentsGravity = CALayerContentsGravity.left contents = spriteSheetImage.cgImage bounds.size = spriteFrameSize //2 let frameCount = Int(spriteSheetImage.size.width / spriteFrameSize.width) for frameIndex in 0..<frameCount {  animationValues.append(CGFloat(frameIndex) / CGFloat(frameCount)) } }  func play() { let spriteKeyframeAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "contentsRect.origin.x") spriteKeyframeAnimation.values = animationValues spriteKeyframeAnimation.duration = 2.0 spriteKeyframeAnimation.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: CAMediaTimingFunctionName.linear) //3 spriteKeyframeAnimation.calculationMode = CAAnimationCalculationMode.discrete add(spriteKeyframeAnimation, forKey: "spriteKeyframeAnimation") }}

//1: masksToBounds = true和contentsGravity = CALayerContentsGravity.left是為了當前只顯示Sprite圖的第一幅畫面

//2: 根據Sprite圖大小和每幅畫面的大小計算出畫面數量，預先計算出每幅畫面的contentsRect.origin.x偏移量

//3: 這里是關鍵，指定關鍵幀動畫的calculationMode為discrete確保關鍵幀動畫依次使用values中指定的關鍵幀值進行變化，而不是默認情況下采用線性插值進行過渡，來個對比圖可能比較容易理解：

圖3 左邊為離散模式，右邊為默認的線性模式

沙化消失

這個效果是整個動畫較難的部分，Google的實現很巧妙，它將需要沙化消失內容的html通過html2canvas渲染成canvas，然后將其轉換為圖片后的每一個像素點隨機地分配到32塊canvas中，最后對每塊畫布進行隨機地移動和旋轉即達到了沙化消失的效果。

像素處理

新建自定義視圖 DustEffectView，這個視圖的作用是用來接收圖片并將其進行沙化消失。首先創建函數createDustImages，它將一張圖片的像素隨機分配到32張等待動畫的圖片上：

class DustEffectView: UIView { private func createDustImages(image: UIImage) -> [UIImage] { var result = [UIImage]() guard let inputCGImage = image.cgImage else {  return result } //1 let colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB() let width = inputCGImage.width let height = inputCGImage.height let bytesPerPixel = 4 let bitsPerComponent = 8 let bytesPerRow = bytesPerPixel * width let bitmapInfo = CGImageAlphaInfo.premultipliedLast.rawValue | CGBitmapInfo.byteOrder32Little.rawValue  guard let context = CGContext(data: nil, width: width, height: height, bitsPerComponent: bitsPerComponent, bytesPerRow: bytesPerRow, space: colorSpace, bitmapInfo: bitmapInfo) else {  return result } context.draw(inputCGImage, in: CGRect(x: 0, y: 0, width: width, height: height)) guard let buffer = context.data else {  return result } let pixelBuffer = buffer.bindMemory(to: UInt32.self, capacity: width * height) //2 let imagesCount = 32 var framePixels = Array(repeating: Array(repeating: UInt32(0), count: width * height), count: imagesCount) for column in 0..<width {  for row in 0..<height {  let offset = row * width + column  //3  for _ in 0...1 {    let factor = Double.random(in: 0..<1) + 2 * (Double(column)/Double(width))   let index = Int(floor(Double(imagesCount) * ( factor / 3)))   framePixels[index][offset] = pixelBuffer[offset]  }  } } //4 for frame in framePixels {  let data = UnsafeMutablePointer(mutating: frame)  guard let context = CGContext(data: data, width: width, height: height, bitsPerComponent: bitsPerComponent, bytesPerRow: bytesPerRow, space: colorSpace, bitmapInfo: bitmapInfo) else {  continue  }  result.append(UIImage(cgImage: context.makeImage()!, scale: image.scale, orientation: image.imageOrientation)) } return result }}

//1: 根據指定格式創建位圖上下文，然后將輸入的圖片繪制上去之后獲取其像素數據

//2: 創建像素二維數組，遍歷輸入圖片每個像素，將其隨機分配到數組32個元素之一的相同位置。隨機方法有點特別，原始圖片左邊的像素只會分配到前幾張圖片，而原始圖片右邊的像素只會分配到后幾張。

圖4 上部分為原始圖片，下部分為像素分配后的32張圖片依次顯示效果

//3: 這里循環2次將像素分配兩次，可能 Google 覺得只分配一遍會造成像素比較稀疏。個人認為在移動端，只要一遍就好了。

//4: 創建32張圖片并返回

添加動畫

Google的實現是給canvas中css的transform屬性設置為rotate(deg) translate(px, px) rotate(deg)，值都是隨機生成的。如果你對CSS的動畫不熟悉，那你會覺得在iOS中只要添加三個CABasicAnimation然后將它們添加到AnimationGroup就好了嘛，實際上并沒有那么簡單... 因為CSS的transform中后一個變換函數是基于前一個變換后的新transform坐標系。假如某張圖片的動畫樣式是這樣的：rotate(90deg) translate(0px, 100px) rotate(-90deg) 直覺告訴我應該是旋轉著向下移動100px，然而在CSS中的元素是這么運動的：

圖5 CSS中transform多值動畫

第一個rotate和translate決定了最終的位置和運動軌跡，至于第二個rotate作用，只是疊加第一個rotate的值作為最終的旋轉弧度，這里剛好為0也就是不旋轉。那么在iOS中該如何實現相似的運動軌跡呢？可以利用UIBezierPath, CAKeyframeAnimation的屬性path可以指定這個UIBezierPath為動畫的運動軌跡。確定起點和實際終點作為貝塞爾曲線的起始點和終止點，那么如何確定控制點？好像可以將“預想”的終點（下圖中的(0,-1)）作為控制點。

圖6 將“預想”的終點作為控制點的貝塞爾曲線，看起來和CSS中的運動軌跡差不多

擴展問題
通過文章中描述的方式生成的貝塞爾曲線是否與CSS中的動畫軌跡完全一致呢？

現在可以給視圖添加動畫了：

 let layer = CALayer() layer.frame = bounds layer.contents = image.cgImage self.layer.addSublayer(layer) let centerX = Double(layer.position.x) let centerY = Double(layer.position.y) let radian1 = Double.pi / 12 * Double.random(in: -0.5..<0.5) let radian2 = Double.pi / 12 * Double.random(in: -0.5..<0.5) let random = Double.pi * 2 * Double.random(in: -0.5..<0.5) let transX = 60 * cos(random) let transY = 30 * sin(random) //1:  // x' = x*cos(rad) - y*sin(rad) // y' = y*cos(rad) + x*sin(rad) let realTransX = transX * cos(radian1) - transY * sin(radian1) let realTransY = transY * cos(radian1) + transX * sin(radian1) let realEndPoint = CGPoint(x: centerX + realTransX, y: centerY + realTransY) let controlPoint = CGPoint(x: centerX + transX, y: centerY + transY) //2: let movePath = UIBezierPath() movePath.move(to: layer.position) movePath.addQuadCurve(to: realEndPoint, controlPoint: controlPoint) let moveAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "position") moveAnimation.path = movePath.cgPath moveAnimation.calculationMode = .paced //3:    let rotateAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "transform.rotation") rotateAnimation.toValue = radian1 + radian2 let fadeOutAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "opacity") fadeOutAnimation.toValue = 0.0 let animationGroup = CAAnimationGroup() animationGroup.animations = [moveAnimation, rotateAnimation, fadeOutAnimation] animationGroup.duration = 1 //4: animationGroup.beginTime = CACurrentMediaTime() + 1.35 * Double(i) / Double(imagesCount) animationGroup.isRemovedOnCompletion = false animationGroup.fillMode = .forwards layer.add(animationGroup, forKey: nil)

//1: 實際的偏移量旋轉了radian1弧度，這個可以通過公式x' = x*cos(rad) - y*sin(rad), y' = y*cos(rad) + x*sin(rad)算出

//2: 創建UIBezierPath并關聯到CAKeyframeAnimation中

//3: 兩個弧度疊加作為最終的旋轉弧度

//4: 設置CAAnimationGroup的開始時間，讓每層Layer的動畫延遲開始

結尾

到這里，谷歌滅霸彩蛋中較復雜的技術點均已實現。如果您感興趣，完整的代碼(包含音效和復原動畫)可以通過文章開頭的鏈接進行查看，可以嘗試將沙化圖片的數量從32提高至更多，效果會越好，內存也會消耗更多 :-D。

示例代碼下載

參考資料