iOS 核心動(dòng)畫的緩沖

緩沖

生活和藝術(shù)一樣，最美的永遠(yuǎn)是曲線。 -- 愛(ài)德華布爾沃 - 利頓

在第九章“圖層時(shí)間”中，我們討論了動(dòng)畫時(shí)間和CAMediaTiming協(xié)議。現(xiàn)在我們來(lái)看一下另一個(gè)和時(shí)間相關(guān)的機(jī)制--所謂的緩沖。Core Animation使用緩沖來(lái)使動(dòng)畫移動(dòng)更平滑更自然，而不是看起來(lái)的那種機(jī)械和人工，在這一章我們將要研究如何對(duì)你的動(dòng)畫控制和自定義緩沖曲線。

動(dòng)畫速度

動(dòng)畫實(shí)際上就是一段時(shí)間內(nèi)的變化，這就暗示了變化一定是隨著某個(gè)特定的速率進(jìn)行。速率由以下公式計(jì)算而來(lái)：

velocity = change / time

這里的變化可以指的是一個(gè)物體移動(dòng)的距離，時(shí)間指動(dòng)畫持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)，用這樣的一個(gè)移動(dòng)可以更加形象的描述（比如position和bounds屬性的動(dòng)畫），但實(shí)際上它應(yīng)用于任意可以做動(dòng)畫的屬性（比如color和opacity）。

上面的等式假設(shè)了速度在整個(gè)動(dòng)畫過(guò)程中都是恒定不變的（就如同第八章“顯式動(dòng)畫”的情況），對(duì)于這種恒定速度的動(dòng)畫我們稱之為“線性步調(diào)”，而且從技術(shù)的角度而言這也是實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫最簡(jiǎn)單的方式，但也是完全不真實(shí)的一種效果。

考慮一個(gè)場(chǎng)景，一輛車行駛在一定距離內(nèi)，它并不會(huì)一開始就以60mph的速度行駛，然后到達(dá)終點(diǎn)后突然變成0mph。一是因?yàn)樾枰獰o(wú)限大的加速度（即使是最好的車也不會(huì)在0秒內(nèi)從0跑到60），另外不然的話會(huì)干死所有乘客。在現(xiàn)實(shí)中，它會(huì)慢慢地加速到全速，然后當(dāng)它接近終點(diǎn)的時(shí)候，它會(huì)慢慢地減速，直到最后停下來(lái)。

那么對(duì)于一個(gè)掉落到地上的物體又會(huì)怎樣呢？它會(huì)首先停在空中，然后一直加速到落到地面，然后突然停止（然后由于積累的動(dòng)能轉(zhuǎn)換伴隨著一聲巨響，砰?。?。

現(xiàn)實(shí)生活中的任何一個(gè)物體都會(huì)在運(yùn)動(dòng)中加速或者減速。那么我們?nèi)绾卧趧?dòng)畫中實(shí)現(xiàn)這種加速度呢？一種方法是使用物理引擎來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的摩擦和動(dòng)量來(lái)建模，然而這會(huì)使得計(jì)算過(guò)于復(fù)雜。我們稱這種類型的方程為緩沖函數(shù)，幸運(yùn)的是，Core Animation內(nèi)嵌了一系列標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)提供給我們使用。

CAMediaTimingFunction

那么該如何使用緩沖方程式呢？首先需要設(shè)置CAAnimation的timingFunction屬性，是CAMediaTimingFunction類的一個(gè)對(duì)象。如果想改變隱式動(dòng)畫的計(jì)時(shí)函數(shù)，同樣也可以使用CATransaction的+setAnimationTimingFunction:方法。

這里有一些方式來(lái)創(chuàng)建CAMediaTimingFunction，最簡(jiǎn)單的方式是調(diào)用+timingFunctionWithName:的構(gòu)造方法。這里傳入如下幾個(gè)常量之一：

kCAMediaTimingFunctionLinear 
kCAMediaTimingFunctionEaseIn 
kCAMediaTimingFunctionEaseOut 
kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut
kCAMediaTimingFunctionDefault

kCAMediaTimingFunctionLinear選項(xiàng)創(chuàng)建了一個(gè)線性的計(jì)時(shí)函數(shù)，同樣也是CAAnimation的timingFunction屬性為空時(shí)候的默認(rèn)函數(shù)。線性步調(diào)對(duì)于那些立即加速并且保持勻速到達(dá)終點(diǎn)的場(chǎng)景會(huì)有意義（例如射出槍膛的子彈），但是默認(rèn)來(lái)說(shuō)它看起來(lái)很奇怪，因?yàn)閷?duì)大多數(shù)的動(dòng)畫來(lái)說(shuō)確實(shí)很少用到。

kCAMediaTimingFunctionEaseIn常量創(chuàng)建了一個(gè)慢慢加速然后突然停止的方法。對(duì)于之前提到的自由落體的例子來(lái)說(shuō)很適合，或者比如對(duì)準(zhǔn)一個(gè)目標(biāo)的導(dǎo)彈的發(fā)射。

kCAMediaTimingFunctionEaseOut則恰恰相反，它以一個(gè)全速開始，然后慢慢減速停止。它有一個(gè)削弱的效果，應(yīng)用的場(chǎng)景比如一扇門慢慢地關(guān)上，而不是砰地一聲。

kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut創(chuàng)建了一個(gè)慢慢加速然后再慢慢減速的過(guò)程。這是現(xiàn)實(shí)世界大多數(shù)物體移動(dòng)的方式，也是大多數(shù)動(dòng)畫來(lái)說(shuō)最好的選擇。如果只可以用一種緩沖函數(shù)的話，那就必須是它了。那么你會(huì)疑惑為什么這不是默認(rèn)的選擇，實(shí)際上當(dāng)使用UIView的動(dòng)畫方法時(shí)，他的確是默認(rèn)的，但當(dāng)創(chuàng)建CAAnimation的時(shí)候，就需要手動(dòng)設(shè)置它了。

最后還有一個(gè)kCAMediaTimingFunctionDefault，它和kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut很類似，但是加速和減速的過(guò)程都稍微有些慢。它和kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut的區(qū)別很難察覺(jué)，可能是蘋果覺(jué)得它對(duì)于隱式動(dòng)畫來(lái)說(shuō)更適合（然后對(duì)UIKit就改變了想法，而是使用kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut作為默認(rèn)效果），雖然它的名字說(shuō)是默認(rèn)的，但還是要記住當(dāng)創(chuàng)建顯式的CAAnimation它并不是默認(rèn)選項(xiàng)（換句話說(shuō)，默認(rèn)的圖層行為動(dòng)畫用kCAMediaTimingFunctionDefault作為它們的計(jì)時(shí)方法）。

你可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試工程來(lái)實(shí)驗(yàn)一下（清單10.1），在運(yùn)行之前改變緩沖函數(shù)的代碼，然后點(diǎn)擊任何地方來(lái)觀察圖層是如何通過(guò)指定的緩沖移動(dòng)的。

清單10.1 緩沖函數(shù)的簡(jiǎn)單測(cè)試

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) CALayer *colorLayer;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //create a red layer
    self.colorLayer = [CALayer layer];
    self.colorLayer.frame = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    self.colorLayer.position = CGPointMake(self.view.bounds.size.width/2.0, self.view.bounds.size.height/2.0);
    self.colorLayer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
    [self.view.layer addSublayer:self.colorLayer];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //configure the transaction
    [CATransaction begin];
    [CATransaction setAnimationDuration:1.0];
    [CATransaction setAnimationTimingFunction:[CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseOut]];
    //set the position
    self.colorLayer.position = [[touches anyObject] locationInView:self.view];
    //commit transaction
    [CATransaction commit];
}

@end

UIView的動(dòng)畫緩沖

UIKit的動(dòng)畫也同樣支持這些緩沖方法的使用，盡管語(yǔ)法和常量有些不同，為了改變UIView動(dòng)畫的緩沖選項(xiàng)，給options參數(shù)添加如下常量之一：

UIViewAnimationOptionCurveEaseInOut 
UIViewAnimationOptionCurveEaseIn 
UIViewAnimationOptionCurveEaseOut 
UIViewAnimationOptionCurveLinear

它們和CAMediaTimingFunction緊密關(guān)聯(lián)，UIViewAnimationOptionCurveEaseInOut是默認(rèn)值（這里沒(méi)有kCAMediaTimingFunctionDefault相對(duì)應(yīng)的值了）。

具體使用方法見(jiàn)清單10.2（注意到這里不再使用UIView額外添加的圖層，因?yàn)閁IKit的動(dòng)畫并不支持這類圖層）。

清單10.2 使用UIKit動(dòng)畫的緩沖測(cè)試工程

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) UIView *colorView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //create a red layer
    self.colorView = [[UIView alloc] init];
    self.colorView.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    self.colorView.center = CGPointMake(self.view.bounds.size.width / 2, self.view.bounds.size.height / 2);
    self.colorView.backgroundColor = [UIColor redColor];
    [self.view addSubview:self.colorView];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //perform the animation
    [UIView animateWithDuration:1.0 delay:0.0
                        options:UIViewAnimationOptionCurveEaseOut
                     animations:^{
                            //set the position
                            self.colorView.center = [[touches anyObject] locationInView:self.view];
                        }
                     completion:NULL];

}

@end

緩沖和關(guān)鍵幀動(dòng)畫

或許你會(huì)回想起第八章里面顏色切換的關(guān)鍵幀動(dòng)畫由于線性變換的原因（見(jiàn)清單8.5）看起來(lái)有些奇怪，使得顏色變換非常不自然。為了糾正這點(diǎn)，我們來(lái)用更加合適的緩沖方法，例如kCAMediaTimingFunctionEaseIn，給圖層的顏色變化添加一點(diǎn)脈沖效果，讓它更像現(xiàn)實(shí)中的一個(gè)彩色燈泡。

我們不想給整個(gè)動(dòng)畫過(guò)程應(yīng)用這個(gè)效果，我們希望對(duì)每個(gè)動(dòng)畫的過(guò)程重復(fù)這樣的緩沖，于是每次顏色的變換都會(huì)有脈沖效果。

CAKeyframeAnimation有一個(gè)NSArray類型的timingFunctions屬性，我們可以用它來(lái)對(duì)每次動(dòng)畫的步驟指定不同的計(jì)時(shí)函數(shù)。但是指定函數(shù)的個(gè)數(shù)一定要等于keyframes數(shù)組的元素個(gè)數(shù)減一，因?yàn)樗敲枋雒恳粠g動(dòng)畫速度的函數(shù)。

在這個(gè)例子中，我們自始至終想使用同一個(gè)緩沖函數(shù)，但我們同樣需要一個(gè)函數(shù)的數(shù)組來(lái)告訴動(dòng)畫不停地重復(fù)每個(gè)步驟，而不是在整個(gè)動(dòng)畫序列只做一次緩沖，我們簡(jiǎn)單地使用包含多個(gè)相同函數(shù)拷貝的數(shù)組就可以了（見(jiàn)清單10.3）。

運(yùn)行更新后的代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)動(dòng)畫看起來(lái)更加自然了。

清單10.3 對(duì)CAKeyframeAnimation使用CAMediaTimingFunction

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView;
@property (nonatomic, weak) IBOutlet CALayer *colorLayer;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //create sublayer
    self.colorLayer = [CALayer layer];
    self.colorLayer.frame = CGRectMake(50.0f, 50.0f, 100.0f, 100.0f);
    self.colorLayer.backgroundColor = [UIColor blueColor].CGColor;
    //add it to our view
    [self.layerView.layer addSublayer:self.colorLayer];
}

- (IBAction)changeColor
{
    //create a keyframe animation
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"backgroundColor";
    animation.duration = 2.0;
    animation.values = @[
                         (__bridge id)[UIColor blueColor].CGColor,
                         (__bridge id)[UIColor redColor].CGColor,
                         (__bridge id)[UIColor greenColor].CGColor,
                         (__bridge id)[UIColor blueColor].CGColor ];
    //add timing function
    CAMediaTimingFunction *fn = [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseIn];
    animation.timingFunctions = @[fn, fn, fn];
    //apply animation to layer
    [self.colorLayer addAnimation:animation forKey:nil];
}

@end

自定義緩沖函數(shù)

在第八章中，我們給時(shí)鐘項(xiàng)目添加了動(dòng)畫?？雌饋?lái)很贊，但是如果有合適的緩沖函數(shù)就更好了。在顯示世界中，鐘表指針轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，通常起步很慢，然后迅速啪地一聲，最后緩沖到終點(diǎn)。但是標(biāo)準(zhǔn)的緩沖函數(shù)在這里每一個(gè)適合它，那該如何創(chuàng)建一個(gè)新的呢？

除了+functionWithName:之外，CAMediaTimingFunction同樣有另一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，一個(gè)有四個(gè)浮點(diǎn)參數(shù)的+functionWithControlPoints::::（注意這里奇怪的語(yǔ)法，并沒(méi)有包含具體每個(gè)參數(shù)的名稱，這在objective-C中是合法的，但是卻違反了蘋果對(duì)方法命名的指導(dǎo)方針，而且看起來(lái)是一個(gè)奇怪的設(shè)計(jì)）。

使用這個(gè)方法，我們可以創(chuàng)建一個(gè)自定義的緩沖函數(shù)，來(lái)匹配我們的時(shí)鐘動(dòng)畫，為了理解如何使用這個(gè)方法，我們要了解一些CAMediaTimingFunction是如何工作的。

三次貝塞爾曲線

CAMediaTimingFunction函數(shù)的主要原則在于它把輸入的時(shí)間轉(zhuǎn)換成起點(diǎn)和終點(diǎn)之間成比例的改變。我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的圖標(biāo)來(lái)解釋，橫軸代表時(shí)間，縱軸代表改變的量，于是線性的緩沖就是一條從起點(diǎn)開始的簡(jiǎn)單的斜線（圖10.1）。

圖10.1 線性緩沖函數(shù)的圖像

這條曲線的斜率代表了速度，斜率的改變代表了加速度，原則上來(lái)說(shuō)，任何加速的曲線都可以用這種圖像來(lái)表示，但是CAMediaTimingFunction使用了一個(gè)叫做三次貝塞爾曲線的函數(shù)，它只可以產(chǎn)出指定緩沖函數(shù)的子集（我們之前在第八章中創(chuàng)建CAKeyframeAnimation路徑的時(shí)候提到過(guò)三次貝塞爾曲線）。

你或許會(huì)回想起，一個(gè)三次貝塞爾曲線通過(guò)四個(gè)點(diǎn)來(lái)定義，第一個(gè)和最后一個(gè)點(diǎn)代表了曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，剩下中間兩個(gè)點(diǎn)叫做控制點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兛刂屏饲€的形狀，貝塞爾曲線的控制點(diǎn)其實(shí)是位于曲線之外的點(diǎn)，也就是說(shuō)曲線并不一定要穿過(guò)它們。你可以把它們想象成吸引經(jīng)過(guò)它們曲線的磁鐵。

圖10.2展示了一個(gè)三次貝塞爾緩沖函數(shù)的例子

圖10.2 三次貝塞爾緩沖函數(shù)

實(shí)際上它是一個(gè)很奇怪的函數(shù)，先加速，然后減速，最后快到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)候又加速，那么標(biāo)準(zhǔn)的緩沖函數(shù)又該如何用圖像來(lái)表示呢？

CAMediaTimingFunction有一個(gè)叫做-getControlPointAtIndex:values:的方法，可以用來(lái)檢索曲線的點(diǎn)，這個(gè)方法的設(shè)計(jì)的確有點(diǎn)奇怪（或許也就只有蘋果能回答為什么不簡(jiǎn)單返回一個(gè)CGPoint），但是使用它我們可以找到標(biāo)準(zhǔn)緩沖函數(shù)的點(diǎn)，然后用UIBezierPath和CAShapeLayer來(lái)把它畫出來(lái)。

曲線的起始和終點(diǎn)始終是{0, 0}和{1, 1}，于是我們只需要檢索曲線的第二個(gè)和第三個(gè)點(diǎn)（控制點(diǎn)）。具體代碼見(jiàn)清單10.4。所有的標(biāo)準(zhǔn)緩沖函數(shù)的圖像見(jiàn)圖10.3。

清單10.4 使用UIBezierPath繪制CAMediaTimingFunction

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //create timing function
    CAMediaTimingFunction *function = [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseOut];
    //get control points
    CGPoint controlPoint1, controlPoint2;
    [function getControlPointAtIndex:1 values:(float *)&controlPoint1];
    [function getControlPointAtIndex:2 values:(float *)&controlPoint2];
    //create curve
    UIBezierPath *path = [[UIBezierPath alloc] init];
    [path moveToPoint:CGPointZero];
    [path addCurveToPoint:CGPointMake(1, 1)
            controlPoint1:controlPoint1 controlPoint2:controlPoint2];
    //scale the path up to a reasonable size for display
    [path applyTransform:CGAffineTransformMakeScale(200, 200)];
    //create shape layer
    CAShapeLayer *shapeLayer = [CAShapeLayer layer];
    shapeLayer.strokeColor = [UIColor redColor].CGColor;
    shapeLayer.fillColor = [UIColor clearColor].CGColor;
    shapeLayer.lineWidth = 4.0f;
    shapeLayer.path = path.CGPath;
    [self.layerView.layer addSublayer:shapeLayer];
    //flip geometry so that 0,0 is in the bottom-left
    self.layerView.layer.geometryFlipped = YES;
}

@end

圖10.3 標(biāo)準(zhǔn)CAMediaTimingFunction緩沖曲線

那么對(duì)于我們自定義時(shí)鐘指針的緩沖函數(shù)來(lái)說(shuō)，我們需要初始微弱，然后迅速上升，最后緩沖到終點(diǎn)的曲線，通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)之后，最終結(jié)果如下：

[CAMediaTimingFunction functionWithControlPoints:1 :0 :0.75 :1];

如果把它轉(zhuǎn)換成緩沖函數(shù)的圖像，最后如圖10.4所示，如果把它添加到時(shí)鐘的程序，就形成了之前一直期待的非常贊的效果（見(jiàn)代清單10.5）。

圖10.4 自定義適合時(shí)鐘的緩沖函數(shù)

清單10.5 添加了自定義緩沖函數(shù)的時(shí)鐘程序

- (void)setAngle:(CGFloat)angle forHand:(UIView *)handView ?animated:(BOOL)animated
{
    //generate transform
    CATransform3D transform = CATransform3DMakeRotation(angle, 0, 0, 1);
    if (animated) {
        //create transform animation
        CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
        animation.keyPath = @"transform";
        animation.fromValue = [handView.layer.presentationLayer valueForKey:@"transform"];
        animation.toValue = [NSValue valueWithCATransform3D:transform];
        animation.duration = 0.5;
        animation.delegate = self;
        animation.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithControlPoints:1 :0 :0.75 :1];
        //apply animation
        handView.layer.transform = transform;
        [handView.layer addAnimation:animation forKey:nil];
    } else {
        //set transform directly
        handView.layer.transform = transform;
    }
}

更加復(fù)雜的動(dòng)畫曲線

考慮一個(gè)橡膠球掉落到堅(jiān)硬的地面的場(chǎng)景，當(dāng)開始下落的時(shí)候，它會(huì)持續(xù)加速知道落到地面，然后經(jīng)過(guò)幾次反彈，最后停下來(lái)。如果用一張圖來(lái)說(shuō)明，它會(huì)如圖10.5所示。

圖10.5 一個(gè)沒(méi)法用三次貝塞爾曲線描述的反彈的動(dòng)畫

這種效果沒(méi)法用一個(gè)簡(jiǎn)單的三次貝塞爾曲線表示，于是不能用CAMediaTimingFunction來(lái)完成。但如果想要實(shí)現(xiàn)這樣的效果，可以用如下幾種方法：

• 用CAKeyframeAnimation創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)畫，然后分割成幾個(gè)步驟，每個(gè)小步驟使用自己的計(jì)時(shí)函數(shù)（具體下節(jié)介紹）。
• 使用定時(shí)器逐幀更新實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫（見(jiàn)第11章，“基于定時(shí)器的動(dòng)畫”）。

基于關(guān)鍵幀的緩沖

為了使用關(guān)鍵幀實(shí)現(xiàn)反彈動(dòng)畫，我們需要在緩沖曲線中對(duì)每一個(gè)顯著的點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)關(guān)鍵幀（在這個(gè)情況下，關(guān)鍵點(diǎn)也就是每次反彈的峰值），然后應(yīng)用緩沖函數(shù)把每段曲線連接起來(lái)。同時(shí)，我們也需要通過(guò)keyTimes來(lái)指定每個(gè)關(guān)鍵幀的時(shí)間偏移，由于每次反彈的時(shí)間都會(huì)減少，于是關(guān)鍵幀并不會(huì)均勻分布。

清單10.6展示了實(shí)現(xiàn)反彈球動(dòng)畫的代碼（見(jiàn)圖10.6）

清單10.6 使用關(guān)鍵幀實(shí)現(xiàn)反彈球的動(dòng)畫

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *containerView;
@property (nonatomic, strong) UIImageView *ballView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //add ball image view
    UIImage *ballImage = [UIImage imageNamed:@"Ball.png"];
    self.ballView = [[UIImageView alloc] initWithImage:ballImage];
    [self.containerView addSubview:self.ballView];
    //animate
    [self animate];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //replay animation on tap
    [self animate];
}

- (void)animate
{
    //reset ball to top of screen
    self.ballView.center = CGPointMake(150, 32);
    //create keyframe animation
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position";
    animation.duration = 1.0;
    animation.delegate = self;
    animation.values = @[
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 32)],
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 268)],
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 140)],
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 268)],
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 220)],
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 268)],
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 250)],
                         [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 268)]
                         ];

    animation.timingFunctions = @[
                                  [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseIn],
                                  [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseOut],
                                  [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseIn],
                                  [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseOut],
                                  [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseIn],
                                  [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseOut],
                                  [CAMediaTimingFunction functionWithName: kCAMediaTimingFunctionEaseIn]
                                  ];

    animation.keyTimes = @[@0.0, @0.3, @0.5, @0.7, @0.8, @0.9, @0.95, @1.0];
    //apply animation
    self.ballView.layer.position = CGPointMake(150, 268);
    [self.ballView.layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

@end

圖10.6 使用關(guān)鍵幀實(shí)現(xiàn)的反彈球動(dòng)畫

這種方式還算不錯(cuò)，但是實(shí)現(xiàn)起來(lái)略顯笨重（因?yàn)橐煌５貒L試計(jì)算各種關(guān)鍵幀和時(shí)間偏移）并且和動(dòng)畫強(qiáng)綁定了（因?yàn)槿绻淖儎?dòng)畫的一個(gè)屬性，那就意味著要重新計(jì)算所有的關(guān)鍵幀）。那該如何寫一個(gè)方法，用緩沖函數(shù)來(lái)把任何簡(jiǎn)單的屬性動(dòng)畫轉(zhuǎn)換成關(guān)鍵幀動(dòng)畫呢，下面我們來(lái)實(shí)現(xiàn)它。

流程自動(dòng)化

在清單10.6中，我們把動(dòng)畫分割成相當(dāng)大的幾塊，然后用Core Animation的緩沖進(jìn)入和緩沖退出函數(shù)來(lái)大約形成我們想要的曲線。但如果我們把動(dòng)畫分割成更小的幾部分，那么我們就可以用直線來(lái)拼接這些曲線（也就是線性緩沖）。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，我們需要知道如何做如下兩件事情：

• 自動(dòng)把任意屬性動(dòng)畫分割成多個(gè)關(guān)鍵幀
• 用一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)表示彈性動(dòng)畫，使得可以對(duì)幀做便宜

為了解決第一個(gè)問(wèn)題，我們需要復(fù)制Core Animation的插值機(jī)制。這是一個(gè)傳入起點(diǎn)和終點(diǎn)，然后在這兩個(gè)點(diǎn)之間指定時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)出一個(gè)新點(diǎn)的機(jī)制。對(duì)于簡(jiǎn)單的浮點(diǎn)起始值，公式如下（假設(shè)時(shí)間從0到1）：

value = (endValue – startValue) × time + startValue;

那么如果要插入一個(gè)類似于CGPoint，CGColorRef或者CATransform3D這種更加復(fù)雜類型的值，我們可以簡(jiǎn)單地對(duì)每個(gè)獨(dú)立的元素應(yīng)用這個(gè)方法（也就CGPoint中的x和y值，CGColorRef中的紅，藍(lán)，綠，透明值，或者是CATransform3D中獨(dú)立矩陣的坐標(biāo)）。我們同樣需要一些邏輯在插值之前對(duì)對(duì)象拆解值，然后在插值之后在重新封裝成對(duì)象，也就是說(shuō)需要實(shí)時(shí)地檢查類型。

一旦我們可以用代碼獲取屬性動(dòng)畫的起始值之間的任意插值，我們就可以把動(dòng)畫分割成許多獨(dú)立的關(guān)鍵幀，然后產(chǎn)出一個(gè)線性的關(guān)鍵幀動(dòng)畫。清單10.7展示了相關(guān)代碼。

注意到我們用了60 x 動(dòng)畫時(shí)間（秒做單位）作為關(guān)鍵幀的個(gè)數(shù)，這時(shí)因?yàn)镃ore Animation按照每秒60幀去渲染屏幕更新，所以如果我們每秒生成60個(gè)關(guān)鍵幀，就可以保證動(dòng)畫足夠的平滑（盡管實(shí)際上很可能用更少的幀率就可以達(dá)到很好的效果）。

我們?cè)谑纠袃H僅引入了對(duì)CGPoint類型的插值代碼。但是，從代碼中很清楚能看出如何擴(kuò)展成支持別的類型。作為不能識(shí)別類型的備選方案，我們僅僅在前一半返回了fromValue，在后一半返回了toValue。

清單10.7 使用插入的值創(chuàng)建一個(gè)關(guān)鍵幀動(dòng)畫

float interpolate(float from, float to, float time)
{
    return (to - from) * time + from;
}

- (id)interpolateFromValue:(id)fromValue toValue:(id)toValue time:(float)time
{
    if ([fromValue isKindOfClass:[NSValue class]]) {
        //get type
        const char *type = [fromValue objCType];
        if (strcmp(type, @encode(CGPoint)) == 0) {
            CGPoint from = [fromValue CGPointValue];
            CGPoint to = [toValue CGPointValue];
            CGPoint result = CGPointMake(interpolate(from.x, to.x, time), interpolate(from.y, to.y, time));
            return [NSValue valueWithCGPoint:result];
        }
    }
    //provide safe default implementation
    return (time < 0.5)? fromValue: toValue;
}

- (void)animate
{
    //reset ball to top of screen
    self.ballView.center = CGPointMake(150, 32);
    //set up animation parameters
    NSValue *fromValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 32)];
    NSValue *toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 268)];
    CFTimeInterval duration = 1.0;
    //generate keyframes
    NSInteger numFrames = duration * 60;
    NSMutableArray *frames = [NSMutableArray array];
    for (int i = 0; i < numFrames; i++) {
        float time = 1 / (float)numFrames * i;
        [frames addObject:[self interpolateFromValue:fromValue toValue:toValue time:time]];
    }
    //create keyframe animation
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position";
    animation.duration = 1.0;
    animation.delegate = self;
    animation.values = frames;
    //apply animation
    [self.ballView.layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

這可以起到作用，但效果并不是很好，到目前為止我們所完成的只是一個(gè)非常復(fù)雜的方式來(lái)使用線性緩沖復(fù)制CABasicAnimation的行為。這種方式的好處在于我們可以更加精確地控制緩沖，這也意味著我們可以應(yīng)用一個(gè)完全定制的緩沖函數(shù)。那么該如何做呢？

緩沖背后的數(shù)學(xué)并不很簡(jiǎn)單，但是幸運(yùn)的是我們不需要一一實(shí)現(xiàn)它。羅伯特·彭納有一個(gè)網(wǎng)頁(yè)關(guān)于緩沖函數(shù)（http://www.robertpenner.com/easing），包含了大多數(shù)普遍的緩沖函數(shù)的多種編程語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)的鏈接，包括C。這里是一個(gè)緩沖進(jìn)入緩沖退出函數(shù)的示例（實(shí)際上有很多不同的方式去實(shí)現(xiàn)它）。

float quadraticEaseInOut(float t) 
{
    return (t < 0.5)? (2 * t * t): (-2 * t * t) + (4 * t) - 1; 
}

對(duì)我們的彈性球來(lái)說(shuō)，我們可以使用bounceEaseOut函數(shù)：

float bounceEaseOut(float t)
{
    if (t < 4/11.0) {
        return (121 * t * t)/16.0;
    } else if (t < 8/11.0) {
        return (363/40.0 * t * t) - (99/10.0 * t) + 17/5.0;
    } else if (t < 9/10.0) {
        return (4356/361.0 * t * t) - (35442/1805.0 * t) + 16061/1805.0;
    }
    return (54/5.0 * t * t) - (513/25.0 * t) + 268/25.0;
}

如果修改清單10.7的代碼來(lái)引入bounceEaseOut方法，我們的任務(wù)就是僅僅交換緩沖函數(shù)，現(xiàn)在就可以選擇任意的緩沖類型創(chuàng)建動(dòng)畫了（見(jiàn)清單10.8）。

清單10.8 用關(guān)鍵幀實(shí)現(xiàn)自定義的緩沖函數(shù)

- (void)animate
{
    //reset ball to top of screen
    self.ballView.center = CGPointMake(150, 32);
    //set up animation parameters
    NSValue *fromValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 32)];
    NSValue *toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 268)];
    CFTimeInterval duration = 1.0;
    //generate keyframes
    NSInteger numFrames = duration * 60;
    NSMutableArray *frames = [NSMutableArray array];
    for (int i = 0; i < numFrames; i++) {
        float time = 1/(float)numFrames * i;
        //apply easing
        time = bounceEaseOut(time);
        //add keyframe
        [frames addObject:[self interpolateFromValue:fromValue toValue:toValue time:time]];
    }
    //create keyframe animation
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position";
    animation.duration = 1.0;
    animation.delegate = self;
    animation.values = frames;
    //apply animation
    [self.ballView.layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

總結(jié)

在這一章中，我們了解了有關(guān)緩沖和CAMediaTimingFunction類，它可以允許我們創(chuàng)建自定義的緩沖函數(shù)來(lái)完善我們的動(dòng)畫，同樣了解了如何用CAKeyframeAnimation來(lái)避開CAMediaTimingFunction的限制，創(chuàng)建完全自定義的緩沖函數(shù)。

在下一章中，我們將要研究基于定時(shí)器的動(dòng)畫--另一個(gè)給我們對(duì)動(dòng)畫更多控制的選擇，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫的實(shí)時(shí)操縱。