移动端帧动画神来之笔 Lottie (iOS:从Json到Animation)

Lottie 简介

Lottie刚出来两个月的时候,我们正好想寻找一个可扩展的方案支持项目的2D帧动画需求,同事介绍下调研了Lottie。看官网Demo里各种酷炫的矢量动画,瞬间被惊艳到。想象一下平时写复杂动画的痛苦: 一堆hard code, 被设计师各种追着调参数看效果。还有更复杂的平面动画,可能就直接上GIF,可使用 Gif 占用空间较大,而且需要为各种屏幕尺寸、分辨率做适配,因为 Android 没有提供原生 Gif 的 api 支持,所以这种方案还会遇到兼容性问题。另一种是用帧动画,但是帧动画占用空间比 Gif 还要大的多,也需要做适配。所以Lottie就粉墨登场了。

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Lottie做什么?

使用Lottie开发的流程是: 设计师在AE中设计完成你的动画,通过bodymoving插件导出纪录动画信息的JSON文件,然后开发人员使用 Lottie 的Android,iOS,React Native apps开源动画库读取这份JSON文件, 解析动画结构和参数信息并渲染。

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相关工具:

  • Adobe AE CC 2017版本
  • ZXP installer AE插件安装工具,先安装这个。
  • bodymovin AE动画导出为JSON文件的插件。
    • 下载ZIP文件,解压得到bodymovin.zxp
    • 打开ZXP in staller, 将bodymovin.zxp拖进去安装。


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Lottie的优点

  1. 设计即所见: 设计师用AE设计好动画后直接导出Json文件,Lottie 解析Json文件后调Core Animation的API绘制渲染。还原度更好,开发成本更低。

  2. 跨平台: 支持iOS、Android、React Native。

  3. 性能:Lottie对于从AE导出的Json文件,用Core Animation做矢量动画, 性能较佳。Lottie 对解析后的数据模型有内存缓存。但是对多图片帧动画,性能比较差。

  4. 支持动画属性多:比起脸书的Keyframes,Lottie支持了更多AE动画属性,比如Mask, Trim Paths,Stroke (shape layer)等。

  5. 包大小,相比动辄上百K的帧动画,Json文件包大小很小。有图片资源的情况下,同一张图片也可以被多个图层复用,而且运行时内存中只有一个UIImage对象(iOS)。

庖丁解牛: Lottie iOS 的实现

Lottie动画库主要由两个部分组成:解析渲染

解析

复杂的AE动画用bodymoving导出后,其复杂的图层关系、动画属性都会映射到一串Json中。Lottie第一步要做的就是将data.json中的结构化数据解析成对应的模型类。
比如:AffterEffect新建项目时新建一个合成, Composition需要指定起始帧时间,终止时间 ,帧率:

导出成data.json后,对应的字段:

代码里LOTComposition模型类对应的属性:

@property (nonatomic, readonly) NSNumber *startFrame;   // 起始帧
@property (nonatomic, readonly) NSNumber *endFrame;     // 结束帧
@property (nonatomic, readonly) NSNumber *framerate;    // 帧率

下面是Lottie里简略的数据模型类关系图:

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LOTComposition是整个数据模型,有点像个大画布。它有属性assetGroup(资源) 。如果AE动画有用到png图片,bodymovin导出的文件后,image文件夹下会有对应的png图片 。每张图的信息抽象在一个LOTAsset对象里,主要属性是本地路径(供加载用)、referenceID(跟对应图层做关联) 。LOTComposition对象还有一个属性是,layerGroup(图层组),是一个图层数组 。所有酷炫动画拆解后不过只是不同图层、不同属性在同一时刻的变化效果。 对应AE软件,图层数据模型纪录了一些属性帧动画信息,比如属性动画位移(position)、缩放(scale)、透明度(opacity)、旋转(rotation)信息。这些信息被解析后存储在一些属性类里,存初始时间、结束时间、帧率、插值用的某帧对应的值、时间函数等。用他们直接构造iOS 的Core Animation 动画对象。

比如这里有个动画,内圆点有透明度渐变动画(由0到1,再从1到0),导出后属性动画都在"ks"字典中,其中透明度又在“o”这个字典中。Lottie解析后Layer会存一个LOTAnimatableNumberValue对象,纪录动画信息。如下图:

7月-19-2017 15-14-46.gif

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这些属性动画数据在Lottie里都用类似的对象存着,并提供了转化为CAKeyframeAnimation的接口。

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如上类图,LOTLayer 还有叫shapes的数组,存了一堆LOTShapeGroup对象,这啥呢?其实是在AE中有个Shape的概念,是颜色、形状、透明度、等一些属性的组合.

还是上面那个动画为例子,内圆点形状和颜色在 ae属性和json文件表示:


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渲染

解析好图层结构数据和动画参数, Lottie-iOS调用Core Animation建图层数和动画渲染。整个视图有一个叫_childContainerLayer的图层作为容器图层,也是图层树的根节点,开始根据数据往上添加子Layer. 比如上面例子的动画, 有1个合成,2个图层。构建图层树时,先根据LOTComposition模型数据创建LOTCompositionLayer对象,作为第一个子图层;然后LOTCompositionLayer 再根据LOTComposition中的layers数组创建对应的LOTLayerView图层2个。

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其中LOTLayerView会负责,用之前解析出来的属性动画对象,构建动画组CAAnimationGroup。

  NSMutableDictionary *keypaths = [NSMutableDictionary dictionary];
  if (_layerModel.opacity) {
    [keypaths setValue:_layerModel.opacity forKey:@"opacity"];
  }
  if (_layerModel.position) {
    [keypaths setValue:_layerModel.position forKey:@"position"];
  }
  if (_layerModel.anchor) {
    [keypaths setValue:_layerModel.anchor forKey:@"anchorPoint"];
  }
  if (_layerModel.scale) {
    [keypaths setValue:_layerModel.scale forKey:@"transform"];
  }
  if (_layerModel.rotation) {
    [keypaths setValue:_layerModel.rotation forKey:@"sublayerTransform.rotation"];
  }
  if (_layerModel.positionX) {
    [keypaths setValue:_layerModel.positionX forKey:@"position.x"];
  }
  if (_layerModel.positionY) {
    [keypaths setValue:_layerModel.positionY forKey:@"position.y"];
  }
    
  _animation = [CAAnimationGroup LOT_animationGroupForAnimatablePropertiesWithKeyPaths:keypaths];
  
  if (_animation) {
    [_childContainerLayer addAnimation:_animation forKey:@"LottieAnimation"];
  }

这是渲染相关的类简图:它还支持mask跟裁剪等其他效果。


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使用中的痛点:

  1. 支持AE动画属性有限,有的AE动画效果bodymoving无法导出,还有一些缺陷bodymoving导出的矢量动画无法支持。比如尚未看到支持阴影的效果
  2. 有些矢量动画 ,对设计师的要求比较高。而且蛮多设计师不会使用AE。

资源网站

https://www.lottiefiles.com/

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