波纹效果动画

作者: CholMay | 来源:发表于2017-02-16 16:37 被阅读330次

    类似淘宝的效果:


    水波动画的关键点就是正余弦函数, 解析式:y=Asin(ωx+φ)+h
    各常数值对函数图像的影响:
    φ(初相位):决定波形与X轴位置关系或横向移动距离(左加右减)
    ω:决定周期:(最小正周期T=2π/|ω|
    A:决定峰值(即纵向拉伸压缩的倍数)
    h:表示波形在Y轴的位置关系或纵向移动距离(上加下减)
    我们来拆解一下这个动画吧。两个波浪是两个正弦函数的效果叠加。首先我们看看该如何绘制一个波的曲线,如下图 :

     我们知道,计算机不可能绘制出一条完美的曲线,如果放大到像素的级别,可以看到这些曲线其实都是栅格的像素点组成。我们只能最大化的接近曲线,达到肉眼无法分辨的程度。如果想绘制出来一条正弦函数曲线,可以沿着假想的曲线绘制许多个点,然后把点逐一用直线连在一起,如果点足够多,就可以得到一条满足需求的曲线,这也是一种微分的思想。而这些点的位置可以通过正弦函数的解析式求得。

    如果要绘制上面这个曲线,可以观察:波的峰值是1,周期是,初相位是0h位移也是0。那么计算各个点的坐标公式就是y = sin(x);获得各个点的坐标之后,使用CGPathAddLineToPoint这个函数,把这些点逐一连成线,就可以得到最后的路径。

    接下来问题来了,我们已经绘制了一条静态的曲线,如何让它形成一个流动的波呢?
    可以这么思考:初始的曲线如上面所示,1s之后,希望曲线能成为下个形态


    接着,2s、3s…,曲线分别在不停的变化,如下图:

    那么随着时间的流逝,这个曲线在不停的起伏变化,就形成了波动的效果。我们认真的想想,波动其实就是每一个点的y坐标都在不停的做着周期变化,想要实现上图1s之后的曲线形态,需要设置上面公式中的φ常量(初相位),假如φπ/2,那么y=sin(x+φ)x=0位置的时候,y的值就不在是0,而是1,就得到一条变化的曲线。通过上面的分析,我们知道,需要建立一个时间和φ的函数。

    我们可以创建一个定时器(当然做动画我们肯定不会使用计时器,这里举个例子,下面详解),假设每秒让φ自增π/2,这样第4s的时候,φ等于(一个周期),y=sin(x+2π)y=sin(x)等效,又回到了初初始状态,这样就完成了一个波动周期,往下继续加下去,不停的往复这个波动周期动画。

    如果我们希望波动的非常剧烈,也就是波流速很快,那么我们可以让初相位随着时间的函数波动更快,就可以实现了。

    把上面的原理落实到我们需要制作的动画上面。首先要总结出一个公式,确定正弦型函数解析式:y=Asin(ωx+φ)+h中各个常数的值。这里需要注意UIKit的坐标系统y轴是向下延伸。

    1、我们的容器是自定义的View,我希望波的整体高度,固定在容器的一个相对的位置。 这里设置h = 20;也就是说,当Asin(ωx+φ)计算为0的时候,这个时候y的位置是20;
    2、决定波起伏的高度,我们设置波峰是4,波峰越大,曲线越陡峭;
    3、决定波的宽度和周期,比如,我们可以看到上面的例子中是一个周期的波曲线, 一个波峰、一个波谷,如果我们想在0到2π这个距离显示2个完整的波曲线,那么周期就是π。 我们这里设置波的宽度是容器的宽度View.width,希望能展示1.5个周期的波曲线,周期就是View.width/1.5。 那么ω常量就可以这样计算:1.5*2M_PI /View.width。
    4、时间和初相位的函数关系:我们在计时器的函数中一直调用_offset += _speed;
    可以看到,如果我们设置波的速度speed越大,波的震动将会越快。

    现在我们解决了项目中最有难度的问题,剩下的事情就非常简单了。两个波是两个CAShapeLayer。我们使用CADisplayLink而不是计时器来驱动动画,因为CADisplayLink触发的时机是每隔一帧运行一次,而NSTimer不是很精确,会有阻塞的情况,照成动画卡顿的现象。

    创建弧线layer代码实现

    //self.originView是操作增加波纹的view
        CAShapeLayer *arcLayer = [CAShapeLayer layer];
        arcLayer.fillColor = [UIColor orangeColor].CGColor;
        arcLayer.frame = self.originView.bounds;
        arcLayer.shouldRasterize = YES;
        arcLayer.path = [self getLayerBezierPath].CGPath;
        [self.originView.layer addSublayer:arcLayer];
    
    - (UIBezierPath *)getLayerBezierPath {
        CGFloat width = self.originView.frame.size.width;
        UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
        [path moveToPoint:CGPointMake(0, 0)];
        [path addLineToPoint:CGPointMake(0, self.originView.frame.size.height - self.arcHeight)];
        [path addQuadCurveToPoint:CGPointMake(width, self.originView.frame.size.height - self.arcHeight) controlPoint:CGPointMake(width/2, self.originView.frame.size.height - self.arcHeight/2)];
        [path addLineToPoint:CGPointMake(width, 0)];
        [path closePath];
        return path;
    }
    

    两个波浪线的layer代码实现

        CAShapeLayer *(^getLayerBlock)() = ^{
            CAShapeLayer *layer = [CAShapeLayer layer];
            layer.fillColor = [UIColor whiteColor].CGColor;
            layer.frame = self.originView.bounds;
            layer.opacity = 0.3;
            layer.shouldRasterize = YES;
            [self.originView.layer addSublayer:layer];
            return layer;
        };
        self.rippleShapeLayer = getLayerBlock();
        self.rippleShapeLayer1 = getLayerBlock();
    

    波浪线实现

    - (UIBezierPath *)getWavePath:(CGFloat)A W:(CGFloat)w h:(CGFloat)h xOffset:(CGFloat)xOffset{
        
        UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
        [path moveToPoint:CGPointMake(0, 0)];
        
        for (int i = 0; i < [UIScreen mainScreen].bounds.size.width; i++) {
            CGFloat y = A*sinf(w*i + xOffset+self.speed) + h;
            
            [path addLineToPoint:CGPointMake(i, y)];
        }
        
        [path addLineToPoint:CGPointMake([UIScreen mainScreen].bounds.size.width, 0)];
        [path closePath];
        return path;
        
    }```
    
    已经将view中添加波纹代码封装,其中.h文件代如下:
    

    import <Foundation/Foundation.h>

    import <UIKit/UIKit.h>

    @interface CZCRippleTool : NSObject

    //初始化

    • (instancetype)initWithOriginView:(UIView *)originView;
    • (instancetype)rippleToolWithOriginView:(UIView *)originView;

    //波纹开始

    • (void)start;

    //显示的波浪数 default:1.5
    @property (nonatomic,assign) CGFloat cycleNumber;

    //波浪移动速度 default:0.05
    @property (nonatomic,assign) CGFloat speed;

    //颜色
    @property (nonatomic,strong) UIColor *fillColor;

    //波浪偏移量
    @property (nonatomic,assign) CGFloat offsetY;

    //弧度大小 default:50
    @property (nonatomic,assign) CGFloat arcHeight;

    //波振幅大小 defalut:4 值越大,波浪越高
    @property (nonatomic,assign) CGFloat rippleAmplitude;

    @end```

    在viewController使用

    [[CZCRippleTool rippleToolWithOriginView:self.headerView]  start];```
    
    想学习基本动画的可以看我的[上篇](http://www.jianshu.com/p/106d1b5cf104)文章
    [demo](https://github.com/2360219637/CZCRipple-Test) 欢迎star

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