导语:Lottie动画是Airbnb开源的一个支持 Android、iOS 以及 ReactNative。通过AE导出的JSON文件+Lottie库可快速实现动画绘制。本文主要讲述从AE的bodymovin插件导出的JSON文件到OC的数据模型,再将数据模型拆解成独立图层,并为图层添加动画的过程。
上图是Lottie动画库从AE导出动画到绘制到客户端屏幕的过程,第一阶段是JSON到Model(OC数据模型)的转换过程,主要是将JSON转成OC语言可以识别的数据模型Model, Model实际上是一个Object类型的对象,我们可以通过属性key快速查找数据内容,第二阶段是Model(数据模型)依附到CALayer(图层)上,就像写一个CALayer一样,把Model数据一一赋值给CALayer的属性上,必要时再做特殊处理,最后在图层CALayer上添加Animation(动画)。
上图为Lottie的结构图
JSON最外一层的数据,包括一个动画的基础数据:动画帧率、起始/结束关键帧,动画的宽高等,还有子图层的信息和关联的资源信息,如图片,矢量图等。
{
"v": "5.6.10", // bodymovin插件版本
"fr": 25, // 帧率
"ip": 0, // 起始关键帧
"op": 277, // 结束关键帧
"w": 110, // 视图宽度
"h": 110, // 视图高度
"nm": "cloud", // 动画名称
"ddd": 0, // 是否是3D
"assets": [...] // 资源集合
"layers": [...] // 图层集合
}
assets是一个数组,资源信息包含的是矢量图信息,如形状,大小等等,也包含位图;还可能是预合成层,即对已存在的某些图层进行分组,把它们放置到新的合成中,作为新的一个资源对象,这里layers的对象结构是跟上面一级属性中的layers图层集合是一样的图层结构。
"assets": [
{
"id": "image_0", // 图片唯一识别的id,图层获取图片的标识
"w": 167, // 图片的宽度
"h": 165, // 图片的高度
"u": "images/", // 图片的路径
"p": "img_0.png", // 图片的名称
"layers": [] // 预合成层
}
]
layers对象也是一个数组,数组中的每个元素对应一个图层,图层信息包括的图层的位置,大小,形状,起始关键帧,结束关键帧等,一个个图层动画叠加起来构成最终的动画效果。
"layers": [
{
"ddd": 0, // 是否是3D图层
"ind": 1, // 在AE里的图层标序号
"ty": 4, // 图层类型
"nm": "形状图层 1", // 在AE下的命名
"ks": {}, // 动画属性值,下面有进一步拆解
"shapes": {}, // 矢量图形图层信息,下面有进一步拆解
"ip": 0, // 起始关键帧
"op": 750, // 结束关键帧
"refId: 0, // 引用资源ID
"parent": 0, // 父图层的id,默认都添加到根图层上,如果指定了id不为0会寻找父图层并添加到上面
"masksProperties":[], // 蒙版的数组
"w": 100, // 预合成层:宽度
"h": 100, // 预合成层:图层高度
"sw": 0, // 固态层:宽度
"sh": 0, // 固态层:图层高度
"sc": 0 , // 固态层:颜色
}
]
图层有6种类型,不同类型的图层获取宽高的方式不同,如图片层需要从关联的refId获取asset,从而获取到图片资源的宽高来作为该图层的宽高等,具体如下:
"ks": {
"o": { // 透明度
"k": 100
},
"p": { // 位置
"k": [
126.5,
963,
0
]
}
}
100
, 位置p为(126.5,963,0)
100
, 位置(126.5,963,0)
等。比如下面的动画,是有个矩形从上往下的动画。
从导出的JSON文件截取以下片段:
"ks": {
...
"p": { // 位置信息
"a": 1,
"k": [ // 数组类型并且数字第一个对象的t有值
{
"t": 0, // 起始关键帧
"s": [
300,
700,
0
],
},
{
"t": 49, // 结束关键帧
"s": [
250,
1800,
0
]
}
],
"ix": 2
}
},
从以上片段中我们读到位置p的k值是一个数组,并且是带有t的元素, 即为帧动画。从内容我们可以读出关键帧帧为0时,位置信息为(300,700,0) , 变换到关键帧为49时,位置信息变为(250,1800,0)。
shape是一个形状图层的数组,对应AE中图层的内容中的形状设置,描述形状的特征,通过描边信息、颜色填充等信息的组合形成一个个矢量图。
"shapes": {
"ty": "gr", // 形状的类型
"it": [
{
"ty": "rc",
"d": 1,
"s": { // 形状的大小
"k": [
450.094,
140.297
]
},
"p": {
"k": [
0,
0
]
},
"nm": "矩形路径 1"
}
]
}
ty为形状的类型,对应的类型值如下:
gr(ShapeGroup): 图形组合
st(ShapeStroke): 图形描边
fl(ShapeFill): 图形填充
tr(ShapeTransform): 图形变换
sh(ShapePath): 图形路径
rc(RectPath): 矩形路径
el(EllipsePath): 椭圆路径
tm(trimPath): 裁剪路径
LOTComposition类是记录动画信息的类,继承 NSObject, 作为整个json文件内容的映射,用于记录所有动画信息的类。在这个类中我们可以看到动画的基础信息,包含创建AE文件时的设置:合成名称、宽高、帧速率(帧/秒),也是JSON文件中一级属性的映射。以下是一个LOTComposition的实例信息:
从上图我们可以看到两个集合类,LOTLayerGroup记录图层信息的数组,对应JSON对象中layers数组,由一个个LOTLayer组成。一个LOTLayer是一个图层,是一个动画被拆解的最小单位个体。
例如以下云朵动画
可以看出云朵的运动速度是不一样的,因此可以判断他们并不是在一个图层中,而是由多个图层的动画叠加起来的效果,即每个云朵为一个图层, LOTLayer就是记录一个图层单位的信息
以下是一个LOTLayer携带的信息
LOTAssetsGroup是记录资源信息,对应JSON对象中的assets数组,若图层需要依赖资源,可以通过自身信息refId关联到对应的资源ID寻找资源。如以上云朵动画,每个云朵即为一个资源,LOTAsset为记录一个资源的信息。
Lottie底层原理实际是用到了CALayer 和 Core Animation。我们经常可以直观感受到iOS设备中内容的切换很流畅,就如下图,弹框不是一闪而出,而是有很平滑从小到大和透明度从0到1的过渡效果。这是因为在一个图层中,当我们修改一个图层属性时,比如宽度从100px到200px, 它会产生很平滑地从一个值过渡到下一个值这种动画效果,这个图层就是CALayer, 执行动画效果的是Core Animation,我们将这一行为称为隐式动画。而Lottie使用的正是这种机制。
图片引用自 https://juejin.im/post/5de481226fb9a0717b5fce84
lottie绘制图层过程用到了两个主要的类:LOTCompositionContainer 和 LOTLayerContainer。
// LOTCompositionContainer.m
// ps: 代码有删减
NSArray *reversedItems = [[childGroup.layers reverseObjectEnumerator] allObjects]; // 获取到子图层的数据模型
for (LOTLayer *layer in reversedItems) {
child = [[LOTLayerContainer alloc] initWithModel:layer inLayerGroup:childGroup]; // 将子图层数据模型处理的一个个图层
}
[self.wrapperLayer addSublayer:child]; // 将子图层添加到该根图层上
LOTLayerContainer是一个很重要的类,它相当于我们上文中讲到的LOTLayer,也即是整个动画拆解成的最小单元的一个层级,不需要依赖其他图层就可以完整实现自身动画。这是一个继承CALayer的类。
我们可以在这里回顾下CALayer图层绘制时需要做的事情:
CALayer *layer = [CALayer layer];
[self.view.layer addSublayer:layer];
在Lottie中也一样实现了上面四个步骤:
LOTLayerContainer
类继承CALayer, 在初始化时执行以下步骤:
CALayer *wrapperLayer
写入当前图层的信息,从类型可以看出是一个CALayer,因此我们可以在CALayer中使用隐式动画,也就是文中开头所讲的内容。wrapperLayer
的宽高,锚点等。// LOTLayerContainer.m
if (layer.layerType == LOTLayerTypeImage ||
layer.layerType == LOTLayerTypeSolid ||
layer.layerType == LOTLayerTypePrecomp) {
_wrapperLayer.bounds = CGRectMake(0, 0, layer.layerWidth.floatValue, layer.layerHeight.floatValue);
_wrapperLayer.anchorPoint = CGPointMake(0, 0);
_wrapperLayer.masksToBounds = YES;
DEBUG_Center.position = LOT_RectGetCenterPoint(self.bounds);
}
wrapperLayer
上wrapperLayer
添加content
属性内容,即图片的内容。_setImageForAsset
方法实现了判断图片类型,并赋值在content
属性上// LOTLayerContainer.m
if (layer.layerType == LOTLayerTypeImage) {
[self _setImageForAsset:layer.imageAsset];
}
buildContents
方法实现了对矢量图进行描边、填充颜色等操作。// LOTLayerContainer.m
if (layer.layerType == LOTLayerTypeShape &&
layer.shapes.count) {
[self buildContents:layer.shapes];
}
wrapperLayer
// LOTCompositionContainer.m
[self.wrapperLayer addSublayer:child];
在上面讲述到绘制图层,但如何将这些图层变成动画呢,在了解之前我们得先知道CALayer方法重绘响应链与runloop机制,如何让图层重新绘制呈现出新的画面,从而形成动画。
setNeedsDisplay
方法actionForKey
display
needsDisplayForKey
指定了key为currentFrame
时触发重绘// LOTLayerContainer.m
+ (BOOL)needsDisplayForKey:(NSString *)key {
if ([key isEqualToString:@"currentFrame"]) {
return YES;
}
return [super needsDisplayForKey:key];
}
actionForKey
是接收指定key被修改时触发的行为操作,在下面代码中看到当key为currentFrame
时添加一个CABasicAnimation动画- (id<CAAction>)actionForKey:(NSString *)event {
if ([event isEqualToString:@"currentFrame"]) {
CABasicAnimation *theAnimation = [CABasicAnimation
animationWithKeyPath:event];
theAnimation.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionLinear];
theAnimation.fromValue = [[self presentationLayer] valueForKey:event];
return theAnimation;
}
return [super actionForKey:event];
}
display
方法是在一个runloop即将结束时调用,主要实现重绘的内容。下面是display
调用的方法,它会根据当前帧是否在该子图层的显示帧范围内,如果不在,则隐藏,否则赋予图层新的动画属性。如下图,当currentFrame在inFrame和outFrame之间时,动画显示,否则隐藏。下图列举了多个Layer的情况,每一个Layer在初始化时已经准备好,时间跟根图层一样从startFrame
到 endFrame
, 在这个时间线中会根据inFrame
和 outFrame
来判断是否显示- (void)displayWithFrame:(NSNumber *)frame forceUpdate:(BOOL)forceUpdate {
NSNumber *newFrame = @(frame.floatValue / self.timeStretchFactor.floatValue);
// if (ENABLE_DEBUG_LOGGING)
NSLog(@"View %@ Displaying Frame %@, with local time %@", self, frame, newFrame);
BOOL hidden = NO;
if (_inFrame && _outFrame) {
hidden = (frame.floatValue < _inFrame.floatValue ||
frame.floatValue > _outFrame.floatValue);
}
self.hidden = hidden;
if (hidden) {
return;
}
if (_opacityInterpolator && [_opacityInterpolator hasUpdateForFrame:newFrame]) {
self.opacity = [_opacityInterpolator floatValueForFrame:newFrame];
}
if (_transformInterpolator && [_transformInterpolator hasUpdateForFrame:newFrame]) {
_wrapperLayer.transform = [_transformInterpolator transformForFrame:newFrame];
}
[_contentsGroup updateWithFrame:newFrame withModifierBlock:nil forceLocalUpdate:forceUpdate];
_maskLayer.currentFrame = newFrame;
}
至此,每个图层的绘制和动画的添加均准备完毕,Lottie提供了play
播放动画的方式,实际上就是将根节点的动画添加到根图层上,使其可以开始播放动画。
以上讲述的是从AE导出JSON文件到OC读取后转成Model再到绘制图层动画的过程,这有助于我们理解一个动画的内部结构,可方便后续理解整个动画的运作,也对于我们实践开发中遇到的缺陷或者调优有极大的帮助。