Android动画系列之插值器、估计器

1 前言
前两篇分别介绍了View动画及帧动画、属性动画的基本用法，多多少少提到了TypeEvaluator(类型估值器)、Interpolator(插值器)，但并没有展开介绍，主要是因为View动画、属性动画的常见的基本用法，系统源码内部已经默认使用了某种估值器和插值器。本文先介绍系统提供的了哪些TypeEvaluator和Interpolator？然后介绍如何自定义一个TypeEvaluator和Interpolator来实例演示。
2 TypeEvaluator(类型估值器)
TypeEvaluator用于计算从初始值过度到结束值时某个时刻的取值 ，与属性的起始值，结束值，fraction三个值相关，也就是ValueAnimator.getAnimatedValue()返回的值。
首先，看看TypeEvaluator源码：

public interface TypeEvaluator<T> {
    public T evaluate(float fraction, T startValue, T endValue);
}

TypeEvaluator是一个接口，接口采用泛型，因此，无论是系统预置的估值器还是自定义估值器都是实现该接口。evaluate方法有三个参数，其中startValue和endValue很好理解就是初始值和结束值，而fraction是经过插值器转换后的值，插值器下节再介绍，系统内置的估值器有：
IntEvaluator Int类型估值器，ofInt()方法系统默认使用的估值器，
FloatEvaluator Float类型估值器，ofFloat()方法系统默认使用的估值器，
ArgbEvaluator 颜色类型估值器，ofArgb()方法系统默认使用的估值器 。

IntEvaluator源码

public class IntEvaluator implements TypeEvaluator<Integer> {

    /**
     * <code>result = x0 + t * (v1 - v0)</code>,
     */
    public Integer evaluate(float fraction, Integer startValue, Integer endValue) {
        int startInt = startValue;
        return (int)(startInt + fraction * (endValue - startInt));
    }
}

FloatEvaluator源码

public class FloatEvaluator implements TypeEvaluator<Number> {
    public Float evaluate(float fraction, Number startValue, Number endValue) {
        float startFloat = startValue.floatValue();
        return startFloat + fraction * (endValue.floatValue() - startFloat);
    }
}

ArgbEvaluator源码

public class ArgbEvaluator implements TypeEvaluator {
    public Object evaluate(float fraction, Object startValue, Object endValue) {
        int startInt = (Integer) startValue;
        float startA = ((startInt >> 24) & 0xff) / 255.0f;
        float startR = ((startInt >> 16) & 0xff) / 255.0f;
        float startG = ((startInt >>  8) & 0xff) / 255.0f;
        float startB = ( startInt        & 0xff) / 255.0f;

        int endInt = (Integer) endValue;
        float endA = ((endInt >> 24) & 0xff) / 255.0f;
        float endR = ((endInt >> 16) & 0xff) / 255.0f;
        float endG = ((endInt >>  8) & 0xff) / 255.0f;
        float endB = ( endInt        & 0xff) / 255.0f;

        // convert from sRGB to linear
        startR = (float) Math.pow(startR, 2.2);
        startG = (float) Math.pow(startG, 2.2);
        startB = (float) Math.pow(startB, 2.2);

        endR = (float) Math.pow(endR, 2.2);
        endG = (float) Math.pow(endG, 2.2);
        endB = (float) Math.pow(endB, 2.2);

        // compute the interpolated color in linear space
        float a = startA + fraction * (endA - startA);
        float r = startR + fraction * (endR - startR);
        float g = startG + fraction * (endG - startG);
        float b = startB + fraction * (endB - startB);

        // convert back to sRGB in the [0..255] range
        a = a * 255.0f;
        r = (float) Math.pow(r, 1.0 / 2.2) * 255.0f;
        g = (float) Math.pow(g, 1.0 / 2.2) * 255.0f;
        b = (float) Math.pow(b, 1.0 / 2.2) * 255.0f;

        return Math.round(a) << 24 | Math.round(r) << 16 | Math.round(g) << 8 | Math.round(b);
    }
}

以上三种系统内置的估算器均是通过公式result = x0 + t * (v1 - v0)计算返回。其中ArgbEvaluator是分别对ARGB四个分量分别计算然后组装返回。
下面通过自定义实现类似抛物线运动的轨迹的动画效果。先给出效果图：

3.gif

首先先自定一个MyEvaluator实现TypeEvaluator接口，代码如下：

/**
 * @Description 自定义估值器实现类似抛物线效果
 * @Author Jason.chen
 * @Version
 */

public class MyEvaluator implements TypeEvaluator<PointF> {

    /**
     * 抛物线标准方程：y = a * x^2
     * 假设x方向速度为100px/s，那么x = 100 * t (t表示时间 由于fraction = t/duration，所以 t = fraction * duration)，
     * 再假设a取为0.5 那么y = 0.5 * x^2
     */
    @Override
    public PointF evaluate(float fraction, PointF startValue, PointF endValue) {
        PointF point = new PointF();
        float time = fraction * 5;//设置duration = 5000ms
        point.x = 100 * time;
        point.y =  0.5f * 100 * time * time;
        return point;
    }
}

然后使用ValueAnimator在监听器中动态改变img的x,y，就可以实现上述动效。

ValueAnimator valueAnimator =ValueAnimator.ofObject(new MyEvaluator(),new PointF(0,0));
        valueAnimator.setDuration(5000);
        valueAnimator.setInterpolator(new LinearInterpolator());//使用线性插值器
        valueAnimator.start();
        valueAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
            @Override
            public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
                PointF currentValue = (PointF)  animation.getAnimatedValue();
                Log.i("Tag","current value:"+animation.getAnimatedValue());
                img.setX(currentValue.x);
                img.setY(currentValue.y);
            }
        });

3 Interpolator(插值器)
上一节介绍TypeEvaluator 时，我们提过evaluate方法有个参数fraction是经过插值器转换后的值，那么插值器到底是什么，有什么作用？下面我们就开始介绍。
Interpolator是用来改变动画的播放速率，采用不用的插值器来实现不同的播放效果，比如上一节的动画效果，使用了线性插值器，使动画匀速改变。系统默认的使用的插值器是AccelerateDecelerateInterpolator(加速减速插值器)。

//系统自带的所有插值器都继承了BaseInterpolator
public class AccelerateDecelerateInterpolator extends BaseInterpolator
        implements NativeInterpolatorFactory {
    public AccelerateDecelerateInterpolator() {
    }

    @SuppressWarnings({"UnusedDeclaration"})
    public AccelerateDecelerateInterpolator(Context context, AttributeSet attrs) {
    }
    //核心方法，定义了插值的映射关系
    public float getInterpolation(float input) {
        return (float)(Math.cos((input + 1) * Math.PI) / 2.0f) + 0.5f;
    }

    /** @hide */
    @Override
    public long createNativeInterpolator() {
        return NativeInterpolatorFactoryHelper.createAccelerateDecelerateInterpolator();
    }
}

AccelerateDecelerateInterpolator继承BaseInterpolator类，那么打开BaseInterpolator看下

abstract public class BaseInterpolator implements Interpolator {
    private @Config int mChangingConfiguration;
    /**
     * @hide
     */
    public @Config int getChangingConfiguration() {
        return mChangingConfiguration;
    }

    /**
     * @hide
     */
    void setChangingConfiguration(@Config int changingConfiguration) {
        mChangingConfiguration = changingConfiguration;
    }
}

BaseInterpolator是个抽象类，实现了Interpolator接口，Interpolator接口又只是单纯地继承了TimeInterpolator，我们直接TimeInterpolator，TimeInterpolator接口中定义了getInterpolation方法，该方法是计算插值的核心方法，也是自定义插值器要实现的方法。

public interface TimeInterpolator {
  float getInterpolation(float input);
}

系统提供了以下插值器，可以通过插值器类源码的getInterpolation方法概括出该插值器的公式形式：

类	资源ID	公式	含义
AccelerateDecelerateInterpolator	@android:anim/accelerate_decelerate_interpolator	y = 0.5cos((t+1)π)+0.5	始末速率较慢，中间加速
AccelerateInterpolator	@android:anim/accelerate_interpolator	y=t^(2f) 其中f表示加速因子默认1	先慢后快加
AnticipateInterpolator	@android:anim/anticipate_interpolator	y = tt((s+1)t-s) 其中s表示张力因子，默认值为2	开始的时候从后向前甩
AnticipateOvershootInterpolator	@android:anim/anticipate_overshoot_interpolator	t < 0.5时，y = 2tt(2t*s+2t-s),当t >= 0.5时y = 2(t-1)(t-1)(2(s+1)(t-1)+s) + 1 其中s表示张力因子，默认值为3	开始的时候向后然后向前甩一定值后返回最后的值
BounceInterpolator	@android:anim/bounce_interpolator		动画结束时弹起
CycleInterpolator	@android:anim/cycle_interpolator	y = sin（2ct*π）其中c表示循环次数默认为1	循环播放速率播放特定次数，改变为正弦曲线
DecelerateInterpolator	@android:anim/decelerate_interpolator	y = y= 1-(1-t）^(2f) f为减速因子， 默认值为1	先快后慢
LinearInterpolator	@android:anim/linear_interpolator	y = t	匀速改变
OvershootInterpolator	@android:anim/overshoot_interpolator	y = (t-1)(t-1)((s+1)(t-1)+s) + 1 其中s表示张力因子，默认值为2	向前甩一定值后再回到原来位置
PathInterpolator			定义路径坐标，然后可以按照路径坐标来跑动

系统已经提供了比较全的插值器，本文就不再自定义插值器，主要是没想到比较好的自定义插值器类型。