技术干货文:深聊界面设计中的动画原理!

这篇文章是关于变速过渡效果的，看似简单，但真正想让动画自然流畅，还需要深入了解动画的基本原理。今天我们将会逐步学习：基本概念、探讨加速减速，拆解缓冲曲线，最终学会运用到界面设计中。

你认为这两个球在做什么？

绿球弹跳很明显，但是红球在怎样运动？当然，它像绿球一样上下运动，落下和弹起所用的时间和绿球一样。然而，红球感觉很机械，而绿球让人感觉它确实在弹跳。为什么我们会有这种感受上的差异呢？

答案是变速过渡效果（Easing）。

1、时间和空间位移（Timing and Spacing）

首先，我们需要理解两个重要的概念——时间和空间，二者是紧密相关、密不可分的。为了使动画更有可读性，他们至关重要。

注：“可读性”是说动画绘制者如何定义动画的精准度，用来清晰而容易地理解正在发生的事情。例如：不可读=不清楚发生的事情很易读=它非常清楚，立刻能懂

时间

在案例中，两个球在同一顶端同时落下，0.5秒到达地面， 1秒回到原位。这是球的时间 - 完成一个动作所用的时间耗时。两个球耗时相同，但是，等等……两个球都是1秒的动画，为什么感觉如此不同呢？

空间位移

这是使两个动画完全不同的关键区别。让我们把第一个0.5秒的动画分解为较小的时间单位，这样我们可以更清楚地观察发生了什么。如果我们把每0.1秒球的位置进行标记，我们可以得到这张图：

看到两个时间单元之间的距离了嘛？这就是空间位移。很容易的东西，对吗？时间是耗时，空间是位移！

让我们来看红球的间距 ，非常均匀。每经过0.1秒，它就移动完全相同的距离。在运动中完全没有任何变化。然而，绿球每0.1秒都有不同的间隔。在第一个0.1s，它只移动非常小的间距，当它掉下来，间距变得越来越大，直到它终于打到地面。事实上，它耗费了0.4秒来完成前半程，仅用了0.1秒完成后半程！

所以，问题来了，为什么要用这样的方式加长每秒的间距呢？

观察显示世界

观察弹跳一个球时会发生什么。自己尝试一下或者观察一些YouTube上的相关视频。我发现两个问题：慢放的弹跳球和网球弹跳球。

弹跳背后的物理理论：

球刚开始被放开的时候，它有一个相对缓慢的速度。在重力的作用下，球的速度持续增长，直到接触地面的那一刻速度达到最大。地面给球反作用力，使它以几乎相同的速度反弹回去。当球移动时，两种力量作用正在球上 - 反弹的力、想把它拉下来的重力。反弹的力量正在慢慢释放，这使得球随着升高逐渐减低速度，直到它耗费掉所有的反作用力，最终到达反弹的最高点。它在顶部停留一微秒，直到重力把它拉下来，使它像之前一样加速下降。我用言语来描述这句话是有原因的。我们试着将一种自然行为分解为具体的步骤，这样我们就可以重新创造它。

有些关键的注意事项：

1、当球在顶部，它是缓慢的。随着下降，它的速度随之增加。
2、在弹回来的时候，开始时球的速度很快。到达顶点时，速度就慢下来了。
3、在同一时间内，当球速很快时，位移会很长，当球速变慢时，位移就少得多。

最后那句话听起来多余，但这正是我们感兴趣的：一个速度快的物体在一个单位时间内移动了很长的距离，而慢的物体在相同时间内覆盖较短的距离。

应用我们观察到的结论

让我们把这个概念应用到动画中。再看一下位移图。在顶部间距小，每0.1s逐渐增加间距，最后，在底部达到最大间距。这正是我们在之前的研究中所看到的。我们简单地把这一原则“复制”到绿球，返回的时候进行逆向应用，瞧 ，这是个 弹跳的球！
注：不要羞于“照搬”大自然。你的观众会更快地与动画关联起来，从而更容易读懂动画。

让我们再看一次红球，为什么一点儿不觉得红球在弹跳？在理解了一个弹跳球的物理原理后，这个问题就变得很清楚。每0.1秒内红球移动了相同的距离，但是从研究中我们知道：一个跳跃的球不会像那样移动。因为，它没有像弹跳球一样运动，看上去也感觉不像弹跳球。
那么，能有什么会像红球以同样如此精准的时间、精确的间距进行运动呢？当然，机械机器人！红球在“复制”机械机器人的间距。换句话说，因为它像机器人一样运动，它就让人感觉很机械。道理真的很简单！

小结

听众会不自觉地把动画和他们已知的东西关联起来。如果动画让人联想到周围的世界，它会看上去很自然。如果它让人联想到机器人，它会感觉很机械。如果它让人联想不到任何东西，就意味着动画看上去“很奇怪”。

2、渐快与渐慢（Ease-in and Ease-out）

现在你知道我们为什么为跳跃的球设置不均匀的间距了。这种不均匀间距的技术术语叫做变速过渡效果。根据你将它用于动画开始还是结束，它被称为渐快或渐慢。

渐快

当球以慢速开始并积累速度时，这一过程被称为渐快。

渐慢

当球以快速开始并降低速度时，这一过程被称为渐慢。

为了理解缓冲这一词的定义，我们已经查找了大量理论！

注意：这一术语有可能与其它术语混淆。如果你正在阅读传统的卡通书，例如迪斯尼的《生命的幻象》或《动画师的生存工具》，那么这些书会告诉你，当一个物体开始减速然后加速时，这一过程被称为渐慢（ease-out），因为它的姿态在“缓慢输出”。但是，在软件产业（CSS动画，Adobe Edge等），这一过程被称为渐快（ease in）！我不确定这一不同之处是怎么来的，但是不幸的是，这就是它的形成过程。所以，当你在阅读一篇文章时，而这篇文章把它们把“渐快”称为“渐慢”，那么不要觉得困惑。看一眼你所在的网站你就懂了:D。

阅读变速过渡的曲线图

你会注意到，当你打开软件包的时候，渐进的功能不会为你展示像上图那样线性的层次。相反，你会得到这样的曲线：

那么，这一曲线与我们到目前为止谈论的一切事情有什么关系呢？让我们将曲线画在图表上，然后看看我们最终画出了什么。这只是基础数学而已——我们（应该）在学校里已经学过了。

这是我们的图表——我们将要沿着x轴绘制时间，y轴绘制球的位置。为了方便起见，我们选择了4个单位x轴，表示0.1秒，选择1个单位y轴表示球在垂直运动中的10个像素。（图6）

我测量了红球的运动，并记录了每经过0.1秒时y的位置。这里是记录的值：

时间 Y轴的位置（秒） : （像素）—————-0.0 : 00.1 : 34

0.2 : 68
0.3 : 102
0.4 : 136
0.5 : 170

我们注意到，每经过0.1秒，红球正好移动了34个像素。如果我们把这一过程绘制在图表上，并连点成线，我们就会得到一条直线。我们突然发现，这就是你在大多数软件中看到的线性渐变图形。

现在，让我们对绿球做相同处理。

时间 Y轴的位置（秒） : （像素）—————-0.0 : 00.1 : 2

0.2 : 10
0.3 : 36
0.4 : 87
0.5 : 170

我得到的值是：每0.1秒，球在垂直位置的变化量都会不同。开始时，它的变化很小（只有2个像素），然后缓慢增加。在最后0.1秒，它增加了高达83个像素。在图表上绘制这些点，我们得到了这条曲线。

现在这幅图看起来熟悉吗？这就是那些图标的由来。它们表示变化率，或者我们现在已经了解的间隔。

注意：你会在软件中看到更多用于设置缓冲的选项，例如二次的、三次的、四次的等等。它们只是缓和程度更高的选择，但是概念是相同的。只需记住——缓和的程度越高，你就会得到更多的缓和度。

3、变速过渡效果应用在UI设计中

最后，让我们看看这些怎么用在UI设计中。

并不是规则，只是工具（There are no rules. Only tools）- Glenn Vilppu

我并不十分建议在你的app设计中应用渐慢、渐快的很多规则。但我可以提供一些它是如何被应用在当下时髦App里的常见的例子。
在移动App中，你能看到的最常见的运用是菜单滑动。如果App没有运用这些变速过渡的效果，就会像是一下的例子：

有些乏味，难道不是吗？让我们应用一些变速过渡的效果，看一看会发生什么？

恩~好多了！屏幕向外滑动时我们应用了渐快效果，当向内滑动时我们应用了渐慢的效果。

但是，为什么不能在屏幕向外滑动时应用渐慢的效果呢？

从技术上说你是可以的，但这样你会发现：当用户点击一个按钮时，固定的屏幕就会移动。

当画面回滚的时候，屏幕就像一辆从制动到停止前进的汽车。它开始时很快，然后减速到停止——这是一个渐慢过程。所以，如果你在解决一个特殊元素活动方面存在问题，可以尝试将其与物理行为关联。这样，对于如何使用户界面元素活动的问题就会迎刃而解。

现在你知道了这些动态效果为什么会感觉很自然，你可以在App中去达到同样的感觉效果。很高兴看到你把这些观念应用到你的设计中。

这篇文章比我最初打算的要长一些，希望它能帮助你更好的理解变速过渡效果。