Android UI 篇- 手势月亮 亮度动画

Android UI 篇- 手势月亮动画

一、应用场景

二、流程分析

三、代码实现（文章末尾彩蛋）

一、应用场景

1.1、先上效果图
2020-05-03 01_00_28.gif

一个有创意的亮度动画，通过手势上下滑动控制手机屏幕亮度，动画从太阳（天亮了）变成月亮（夜黑了），非常漂亮屏幕亮度动画！

二、流程分析

2.1、先上渐变图分析：
渐变图1
  • 首先需要画一个圆
  • 需要画出 A,B 两点之间的向圆心弯曲的弧度，和 A,B 本身的圆弧，然后用 PorterDuff.Mode.DST_OUT，去掉和圆重叠的部分，可以得出月亮。那么向圆心弯曲弧度需要用贝塞尔曲线画出，把 A,B 两点作为贝塞尔曲线的定点，并取A，B两点形成的线段的中垂线上的点C 作为控制点，画出月亮的缺角的弧度，如草图下 ：
    1588491589781.jpg

变量之间的关系：OC ⊥ AB，A,B两点是贝塞尔曲线定点，C点是贝塞尔曲线的控制点。OC = K * AB ，K 是一个经验值目前可以设置为0.43f（那么C点可以被解出来），这样的塞尔曲线的弧度比较美观，拟合圆的弧度。

  • 问题分解为要求出 A,B两点的位置，和 C点的位置，A，B两点一直在变化，A点跑得比较快，B点跑得比较慢，需要模拟出两点的位置（在progress ∈[0,1]的条件下的位置）。A,B两点的运动轨迹范围如草图下：
1588493267013.jpg

A,B 两点同时出发，A->A',B->B'.(逆时针)

  • A,B 两点可使用 PathMeasure.getPosTan(float distance, float pos[], float tan[]) 函数接口得出两点的位置，distance 代表的是 A 或者 B 点距离起点的距离（这个距离可以通过progress算出），pos[] 代表传入一个非空数组，函数执行完毕后，A或者B 点的坐标会复赋值到 pos[]中。tan[] 代表 A或者B 点的当前的导数，也就当前点切线的斜率（目前本动画无需用上）。分析完毕，代码撸起来。

备注：另外一种思路实现通过两个圆去 DST_OUT，得出第一个圆剩余的部分也是月亮，但是第二个圆的圆心轨迹函数，和半径变化轨迹函数，想要画出漂亮的月亮，两个运动轨迹没有规律可言，也很难被求出，只能适用于画静态的月亮，画不了动态的月亮。

三、代码实现

3.1、画圆形
  • 通过复写 onSizeChanged ，画出圆。
    @Override
    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
        // 太阳/月亮 到光晕的间隔是两倍光晕的宽度
        int margin = mHaloHeight + mHaloWidth * 2;
*         //实际上太阳/月亮 具体宽高
        mLayer.set(margin, margin, w - margin, h - margin); 
        mCirclePath.reset();
        //取宽高中 最短的最为太阳的半径
        circleR = w > h ? (h - 2 * margin) / 2.0f : (w - 2 * margin) / 2.0f;
        //顺时钟画圆，圆的起始位置在右侧中间
        mCirclePath.addCircle(mLayer.centerX(), mLayer.centerY(), circleR, Path.Direction.CW);
        //把画好圆的 path 添加到 PathMeasure，待会可以被 getPosTan 使用
        mMeasure.setPath(mCirclePath, false); 
    }
3.2、求通过progress求A、B定点

  • 这里画个图先讲解一下 getPosTan 的用法，因为下面开始要求 A,B 定点坐标。如下图，圆的起始位置在右侧中间，通过 getPosTan 接口 传入 0.25 * len，可以得到下图中 B 点的位置，len = mMeasure.getLength()；

    1588496794943.jpg

  • A,B定点如何求得，我们要做到通过输入 progress ，求出 distance ，然后通过 distance 求出定点。（distance 就是A/B点距离原点的距离）

  • 首先我们通过上面getPosTan 的用法，知道如何求指定点的坐标，那么A，B两点可以通过progress求出，我们通过下面草图规定一下名词称呼：

    1588498848037.jpg

  • 先看 A 点运动轨迹，progress 进度 0->1 变化时。A->A' （第四象限->第一象限），也就是位置从 0.1 -> 0 (0 和 1 重叠)，1 -> 0.9. 嗯。。如何用公式把这个映射给表达出来，输入 progress ，输出 distance 位置 。只能通过分段函数去表示，progress 0->0.5，输出distance 0.1 ->0；progress 0.5->1 ，输出distance 1->0.9. 见下图，通过两点公式可以求得：

    1588500041091.jpg

    /**
     * 分段函数
     *
     * @param progress
     * @param point
     */
    private void getBeginPoint(float progress, float[] point) {
        if (progress <= 0.5) {
            //A 定点 在0.5 progress 之前都是在第四
            mMeasure.getPosTan(mMeasure.getLength() * (-0.2f * progress + 0.1f), point, null);
        } else {
            mMeasure.getPosTan(mMeasure.getLength() * (-0.2f * progress + 1.1f), point, null);
        }
    }
  • 依样画葫芦，我们来就 B 点运动轨迹的坐标，progress 进度 0->1变化时。B->B' （第四象限->第三象限），也就是位置从 0.1 -> 0 (0 和 1 重叠)，1 -> 0.3. 通过分段函数去表示，progress 0->0.1 （B点速度较快），输出distance 0.1 ->0；当 progress 0.1->1 ，输出distance 1->0.3. 差不多这样子，通过两点公式可以求得：
    1588591051538.jpg

    /**
     * 分段函数
     *
     * @param progress
     * @param point
     */
    private void getSecondPoint(float progress, float[] point) {
        if (progress <= 0.1) {
            mMeasure.getPosTan(mMeasure.getLength() * (-1.0f * progress + 0.1f), point, null);
        } else {
            mMeasure.getPosTan(mMeasure.getLength() * (-7.0f / 9.0f * progress + 9.7f / 9f), point, null);

        }
    }
3.2、求控制点 C
1588606424855.jpg
  • 根据上图分析，控制点C 是AB 线段的中垂线上的一点；
  • CO = 0.43 *AB （ O为垂足）；
  • O点横坐标，减去OD 就是C点横坐标 OD = cos α * OC ；
  • OC = 0.43 *AB；
  • cosα = 1 / Math.sqrt(1 + tanα * tanα)(三角函数)；
  • tanα = 中垂线 l 的斜率 K；
  • 定理：l1垂直l2,那么k1*k2 = -1；那么中垂线的斜率可以通过AB 斜率得出；
  • 所有的获取变量搞定，上面只分析了B在第四象限，A在第一象限的情况。（还有B 在 四，A在 四；B 在四，A在二；B在四，A在三的情况）但是基本思路差不多（实际上是不想画了，号称灵魂画手的我，都画得快扛不住 ahhhhh。。。）；
  • 直接上代码：

    private float[] getContrlPoint(float[] point1, float[] point2) {
        float centerX = mLayer.centerX();
        float centerY = mLayer.centerY();
        float diffDis = (float) Math.sqrt((point1[0] - point2[0]) * (point1[0] - point2[0]) + (point1[1] - point2[1]) * (point1[1] - point2[1]));
        //中垂线函数 y = kx+b 中的 k
        float k = (point1[0] - point2[0]) / (point2[1] - point1[1]);
        //中垂线函数 y = kx+b 中的 b
        float b = (point1[1] + point2[1]) / 2.0f - (point1[0] * point1[0] - point2[0] * point2[0]) / 2.0f / (point2[1] - point1[1]);
        float[] point = {0f, 0f};
        // cosα 的值
        float cosDegrees = (float) (1 / Math.sqrt(1 + k * k));
        if (k < 0) {
            //magicNum 为0.43
            point[0] = (point1[0] + point2[0]) / 2.0f - (cosDegrees * diffDis * magicNum); 
        } else if (k > 0) {
            if (point1[0] > centerX && point1[1] > centerY && point2[0] > centerX) {
                point[0] = (point1[0] + point2[0]) / 2.0f - (cosDegrees * diffDis * magicNum);
            } else {
                point[0] = (point1[0] + point2[0]) / 2.0f + (cosDegrees * diffDis * magicNum);
            }
        } else {
            point[0] = (point1[0] + point2[0]) / 2.0f;
        }

        point[1] = k * point[0] + b;
        return point;
    }
3.3、画 AB 向圆心弯曲的贝塞尔曲线
  • 这个就很简单了，两个定点和一个控制点求出来了，就直接画。
        //找到第一个定点
        getBeginPoint(progress, mBeginPoint);
        //找到第二个定点
        getSecondPoint(progress, mSecondPoint);


        mQuadPath.reset();
        mQuadPath.moveTo(mBeginPoint[0], mBeginPoint[1]);
        float[] begin = {mBeginPoint[0], mBeginPoint[1]};
        //找到拟合圆的贝赛尔曲线控制点
        float[] contrlPoint = getContrlPoint(begin, mSecondPoint);
        //画贝赛尔曲线
        mQuadPath.quadTo(contrlPoint[0], contrlPoint[1], mSecondPoint[0], mSecondPoint[1]);
3.4、画 AB 本身的圆弧
  • 画圆弧函数 public void arcTo(RectF oval, float startAngle, float sweepAngle)；现在我们知道 AB两点坐标，能否求出 startAngle 和 sweepAngle ，答案肯定是可以的。还是先上草图：
1588606677198.jpg
  • 上图给出的条件是 A 点在第一象限，B点在第三象限，圆弧的起始位置如草图所示，在圆的右侧中间，即startAngle为0°。那么很明显AB本身圆弧（上方的圆弧）
  • startAngle=180°-∠BOH
  • sweepAngle=∠BOH+180°-∠AOH'
  • ∠BOH = Math.toDegrees(Math.asin(BH / circleR))
  • BH = B 点 Y 坐标 - centerY（圆心 Y 坐标）
  • ∠AOH'= Math.toDegrees(Math.asin(AH'/ circleR))
  • AH'= centerY（圆心 Y 坐标）- A 点 Y 坐标
  • 所有的获取变量搞定，上面只分析了A 点在第一象限，B点在第三象限的情况。（还有B 在 四，A在 四；B 在四，A在二；B在四，A在三的情况），基本套路一样
  • 下面直接给出代码：
 private Pair<Float, Float> getAngle(float[] point1, float[] point2) {
        float centerX = mLayer.centerX();
        float centerY = mLayer.centerY();
        float diffY;
        float degrees1 = 0;
        float degrees2;

        float startAngle;
        float sweepAngle;
        if (point2[0] > centerX && point2[1] > centerY) {
            degrees1 = (float) Math.toDegrees(Math.asin((point2[1] - centerY) / circleR));
            degrees2 = (float) Math.toDegrees(Math.asin((point1[1] - centerY) / circleR));
            startAngle = degrees1;
            sweepAngle = degrees2 - degrees1;
        } else {
            if (point2[0] > centerX) { //一 象限
                if (point2[1] < centerY) {
                    diffY = centerY - point2[1];
                    degrees1 = (float) Math.toDegrees(Math.asin(diffY / circleR));
                }
            } else { // 2 3 象限
                if (point2[1] < centerY) {
                    diffY = centerY - point2[1];
                    degrees1 = 180 - (float) Math.toDegrees(Math.asin(diffY / circleR));
                } else {
                    diffY = point2[1] - centerY;
                    degrees1 = (float) Math.toDegrees(Math.asin(diffY / circleR)) + 180;
                }
            }
            degrees2 = (float) Math.toDegrees(Math.asin((centerY - point1[1]) / circleR));

            startAngle = 360 - degrees1;
            sweepAngle = degrees1 - degrees2;
        }

        return new Pair<>(startAngle, sweepAngle);
    }
3.5、画光晕
  • 最后是画光晕，这个就比较简单，直接上代码
        //画光晕
        canvas.save();
        //画布平移到中间，为了等下旋转使用
        canvas.translate(mLayer.centerX(), mLayer.centerY());
        //计算出当前进度需要画多少个光晕
        int count = mNumOfHalo - (int) (progress / mOneOFHaleProgress);
        float mHalfHaloWidth = mHaloWidth / 2;
        //开始画光晕
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            canvas.drawRoundRect(new RectF(-mHalfHaloWidth,-mLayer.centerY(),mHalfHaloWidth,mHaloHeight - mLayer.centerY()), mHalfHaloWidth, mHalfHaloWidth, mPaint);
            canvas.rotate(mOneOFHaleDegrees);
        }
        canvas.restore();

彩蛋：到这基本就大功告成，虽然动画的细节非常多，但是我们还是把它给画出来了。给出了亮度的动画，这不还得要一个音量调节的动画？左边上下滑动调节亮度，右边上下滑动调节音量。（号称视频播放双动画）好的，这就给你献上，直接拿走不谢！

2020-05-05 18_09_07.gif

下面给出这个两个动画的开源代码，以及使用教程。github传送门。记得给个 Star (点个赞) 哦。

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