[UWP]使用离散式关键帧播放动画

这篇文章介绍离散式关键帧，并使用它做些有趣的动画。

1. 什么是离散式关键帧

以DoubleAnimationUsingKeyFrames为例，它支持四种Double的关键帧，其中EasingDoubleKeyFrame、LinearDoubleKeyFrame和SplineDoubleKeyFrame可以归类为连续式关键帧，而DiscreteDoubleKeyFrame则是离散式关键帧。

DoubleAnimationUsingKeyFrames包含一个关键帧的集合，动画开始后，每当达到某个关键帧指定的Time，动画的值也会同时到达这个关键帧指定的Value。下面这段XAML介绍了一个典型的LinearDoubleKeyFrame的用法：

<StackPanel>
    <StackPanel.Resources>
        <Storyboard x:Name="myStoryboard">
            <DoubleAnimationUsingKeyFrames
              Storyboard.TargetName="myRectangle"
              Storyboard.TargetProperty="(UIElement.RenderTransform).(ScaleTransform.ScaleY)">
                <LinearDoubleKeyFrame Value="1" KeyTime="0:0:0"/>
                <LinearDoubleKeyFrame Value="1.2" KeyTime="0:0:4"/>
                <LinearDoubleKeyFrame Value="2" KeyTime="0:0:5"/>
            </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
        </Storyboard>
    </StackPanel.Resources>
</StackPanel>

对于连续式的关键帧，两个关键帧之间会进行插值，以上面的XAML为例，当动画运行到4.5秒的时候，DobuleAnimationUsingKeyFrames会根据第二和第三个LinearDoubleKeyFrame的值计算出1.6作为内插的值赋予目标属性ScaleY。EasingDoubleKeyFrame和SplineDoubleKeyFrame也是相同的原理，只是它们的插值计算方式复杂一些。

而离散式关键帧不同，它用在不能插值的数据类型， 例如True/False、Visible/Collapsed这些数据类型，它们之间没有过渡，只能用离散的方式设置值。一段典型的DiscreteObjectKeyFrame示例如下：

<ObjectAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetName="HorizontalRoot" Storyboard.TargetProperty="Visibility">
    <DiscreteObjectKeyFrame KeyTime="0:0:0">
        <DiscreteObjectKeyFrame.Value>
            <Visibility>Collapsed</Visibility>
        </DiscreteObjectKeyFrame.Value>
    </DiscreteObjectKeyFrame>
</ObjectAnimationUsingKeyFrames>

2. 了解下电影的原理

在电影里，一幅静止的图像被称作一“格”（Frame），只要达到每秒24格，人们的眼睛就会被欺骗，以为看到的是运动的画面。人的双眼及其数据传输系统每秒可以识别10-12格画面，大脑的视觉处理中心会将每格画面保留1/15秒。如果在前一格画面尚且保留的1/15秒内大脑又收到一幅新的画面，那么就产生了画面在连续运动的感觉，这是电影得以实现的认知学基础。

3. 用DiscreteDoubleKeyFrame播放动画

DiscreteObjectKeyFrame是最常用的离散式关键帧，UWP还提供了其它三种离散式关键帧：DiscreteColorKeyFrame、DiscreteDoubleKeyFrame和DiscretePointKeyFrame。如果不是追求动画效果，日常工作中DiscreteDoubleKeyFrame基本上没什么作为（在Github上DiscreteObjectKeyFrame有132K的搜索结果，DiscreteDoubleKeyFrame只有17K）。但只要了解了电影的原理，配合设计师的话DiscreteDoubleKeyFrame也可以大展拳脚。

<ScrollViewer Background="Transparent"
              VerticalScrollBarVisibility="Disabled"
              HorizontalScrollBarVisibility="Disabled">
    <Grid  Width="2900">
        <Image  Stretch="None"
                AutomationProperties.AccessibilityView="Raw"
                Source="/Assets/Images/heart.png"
                Height="100"
                Loaded="OnHeartLoaded"
                RenderTransformOrigin="0.5,0.5">
            <Image.RenderTransform>
                <CompositeTransform />
            </Image.RenderTransform>
        </Image>
    </Grid>
</ScrollViewer>

上面的XAML是一个Like按钮（模仿某个不存在的网站）的ControlTemplate，ScrollViewer用于裁剪超出范围的内容，里面包含一张由29张100 X 100的图片拼接而成的长图片：

private Storyboard _checkStoryboard;
private CompositeTransform _heartTransform;

private void OnHeartLoaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    _heartTransform = (sender as Image).RenderTransform as CompositeTransform;
    _checkStoryboard = new Storyboard();


    var keyFrames = new DoubleAnimationUsingKeyFrames();
    Storyboard.SetTarget(keyFrames, _heartTransform);
    Storyboard.SetTargetProperty(keyFrames, nameof(CompositeTransform.TranslateX));
    TimeSpan start = TimeSpan.Zero;
    for (var i = 0; i < 28; i++)
    {
        var keyFrame = new DiscreteDoubleKeyFrame
        {
            KeyTime = TimeSpan.FromSeconds((i + 1d) / 28d),
            Value = -(i + 1) * 100
        };
        keyFrames.KeyFrames.Add(keyFrame);
    }

    _checkStoryboard.Children.Add(keyFrames);

    _checkStoryboard.FillBehavior = FillBehavior.HoldEnd;
}

private void OnChecked(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    _checkStoryboard.Begin();
}

在CodeBehind的OnChecked函数中启动一个Storybord，使用DiscreteDoubleKeyFrame让Image在一秒内向左平移100像素，这样就达到了播放动画的效果：

换一张Demo试试，这次使用了12帧每秒，看上去就有点卡顿：

4. 结语

这篇文章的代码在WPF和UWP上的实现几乎一样，有兴趣的话也可以在WPF上试试。

LikeButton的动画抄自Codepen，在CSS中离散动画实现起来很简洁：

.heart {
  width: 100px;
  height: 100px;
  background: url("https://cssanimation.rocks/images/posts/steps/heart.png") no-repeat;
  background-position: 0 0;
  cursor: pointer;
  transition: background-position 1s steps(28);
  transition-duration: 0s;
  
  &.is-active {
    transition-duration: 1s;
    background-position: -2800px 0;
  }
}

更多关于steps的内容可参考下面这篇文章
CSS3 animation属性中的steps功能符深入介绍

5. 参考

情节提要动画 - UWP applications Microsoft Docs

关键帧动画以及缓动函数动画 - UWP applications Microsoft Docs

DiscreteDoubleKeyFrame Class (Windows.UI.Xaml.Media.Animation) - Windows UWP applications Microsoft Docs

6. 源码

design_and_animation_lab