Android自定义控件(三)——贝济埃曲线与水波纹动画

简介: 我是清都山水郎,天教分付与疏狂。曾批给雨支风券,累上留云借月章。诗万首,酒千觞。几曾着眼看侯王?玉楼金阙慵归去,且插梅花醉洛阳。

看过小编写的第一篇的刮刮乐实现的读者,肯定看到了博主提到的贝济埃曲线,那一篇没有解释,因为毕竟开篇还是要能让大家感兴趣,一上来就理论未免有些乏味,所以这篇就来解析刮刮乐那篇的贝济埃曲线。


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1.贝济埃曲线历史


贝济埃曲线于1962年由法国工程师皮埃尔·贝济埃所提出,开始用途是为汽车的主体进行设计。在数学的数值领域分析中,贝济埃曲线是计算机图形学相当重要的参数曲线。其中有一阶贝济埃曲线,二阶贝济埃曲线,三阶贝济埃曲线,四阶贝济埃曲线,五阶贝济埃曲线。


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而我们常用的当属二阶贝济埃曲线,特别是在Android自定义控件当中,捕捉的手势,用到的最多的就是二阶贝济埃曲线,今天后面所介绍的水波纹动画的原理也是二阶贝济埃曲线。


2.二阶贝济埃曲线


首先,我们来看看二阶贝济埃曲线的公式:


B(t)=(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂(备注t在[0,1]之间)


在这里P₀是起始点,P₁是控制点,P₂是终点,t就是时间,为了便于理解,小编画了参考图,方便于大家理解,如下图所示:


5.png

从图中,我们可以看到,P₀和P₁形成了一条一阶贝济埃曲线,而这条点上的Q₀就是这条线上匀速运动的点。其次P₁和P₂也形成了一条贝济埃曲线,同样Q₁是这条线上匀速运动的点。


我们可以看到这两条贝济埃曲线又生成了由Q₀和Q₁的新一阶贝济埃曲线,而在这条线上匀速运动的点B的运动形态就是二阶贝济埃曲线的最终形态。


综上所示,之所以称B的运动轨迹为二阶贝济埃曲线,是因为B的运动轨迹建立在两条一阶贝济埃曲线之上,其实我们可以类推,三阶贝济埃曲线就是三条一阶贝济埃曲线生成的二阶贝济埃曲线后, 在由二阶贝济埃曲线生成的一阶贝济埃曲线的运动轨迹,同理,四阶,五阶类同。


3.Android贝济埃曲线的函数quadTo与rQuadTo


讲完贝济埃曲线的理论,我们来看看实战之中,如何生成贝济埃曲线。


在Path类中,由2个函数与二阶贝济埃曲线相关,分别是:

public void quadTo(float x1,float y1,float x2,float y2)
public void rQuadTo(float dx1,float dy1,float dx2,float dy2)

其中(x1,y1)为控制点坐标,也就是上面的P₁,而(x2,y2)是终点坐标,也就是P₂,这里可能大家由疑问,我们前面的贝济埃曲线函数不是由三个点吗?那起始点P₀去哪里呢?


其实起始点就是我们常用的Path.moveTo()函数,也就是说,二阶贝济埃曲线的调用步骤,是先调用Path.moveTo(),然后调用quadTo()或者rQuadTo()来确定,如果说想一直绘制贝济埃曲线,那么quadTo()终点(x2,y2),就是下一个贝济埃曲线的起点。


接着,我们再来看看第二个函数rQuadTo,它的四个参数意思分别为:


dx1:控制点x坐标,表示相对于上一个终点x坐标的位移。可以为负值,正值表示相加,后面一样。


dy1:控制点y坐标,表示相对于上一个终点y坐标的位移。


dx2:终点x坐标,同样是相对于上一个终点x坐标位移。


dy2:终点y坐标,同样是相对于上一个坐标y坐标的位移。


如果开始绘制,就是相对于的点就是P₀,如果是连续绘制,就是相对于的点P₂(上一个的终点)。


4.波浪动画


①初始化

了解了两个函数,我们来玩点有意思的自定义控件的波浪效果。和以前一样,我们需要自定义View,实现它的构造函数,同时初始化成员变量,代码如下:

/***
 * 水波纹动画自定义控件
 */
public class RippleView extends View {
    private Paint paint;//画笔
    private Path path;//路径
    private int mRippleLength=1200;//波长
    private int dx;//动画的移动值
    public RippleView(Context context) {
        super(context);
    }
    public RippleView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        this.paint=new Paint();
        this.paint.setColor(Color.GREEN);//画笔颜色
        this.paint.setStyle(Paint.Style.FILL);//填充模式
        this.path=new Path();
        this.startAnim();
    }
    public RippleView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
    }
}

②定义动画

接着就是自定义移动动画,也就是波纹的动画,你可以想象一下波纹的效果,基本上他们都是移动一个波纹长度,波纹就会重合,所以我们自定义动画的移动范围就是一个波长,代码如下:

private void startAnim(){
    ValueAnimator valueAnimator=ValueAnimator.ofInt(0,this.mRippleLength);//设置动画为一个波长
    valueAnimator.setDuration(2000);//设置一次动画时间
    valueAnimator.setRepeatCount(ValueAnimator.INFINITE);//设置动画为无线循环
    valueAnimator.addUpdateListener(new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
        @Override
        public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
            dx=(Integer) animation.getAnimatedValue();//获取动画进度
            postInvalidate();//重回界面
        }
    });
    valueAnimator.start();//执行动画
}

记得在上面初始化中调用这个设置动画的函数。


③绘制波纹

最后一步就是绘制动画,也就是在我们自定义View的onDraw()函数中进行。代码如下:

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    this.path.reset();//清除之前绘制的path
    int halfLength=this.mRippleLength/2;//波长的一半
    this.path.moveTo(-this.mRippleLength+dx,halfLength);//起始点P₀
    for(int i=-this.mRippleLength;i<=getWidth()+this.mRippleLength;i+=this.mRippleLength){
        //两句代码组成一个波长,中间到波峰在到中间是第一个rQuadTo,中间到波谷到中间是第二rQuadTo
        this.path.rQuadTo(halfLength/2,-100,halfLength,0);
        this.path.rQuadTo(halfLength/2,100,halfLength,0);
    }
    //闭合区域
    this.path.lineTo(getWidth(),getHeight());
    this.path.lineTo(0,getHeight());
    this.path.close();
    //绘制
    canvas.drawPath(this.path,this.paint);
}

for循环控制的是屏幕能容下的波形,i的最大值就是屏幕的宽度加上波长,每循环一次画一个波长,第一个rQuadTo()画的是一个波长的前半个,第二个rQuadTo()画的是一个波长的后半个波,而且随着动画dx的累计,波纹不断向前推进。如果看不懂,博主也画了个图形,可以看下:(因为小编用的画图工具,所以看起来两点之间视觉上不是相等,但其实是相等的)


6.png


我们可以看到上图中,是一个波长的绘制,可以看到基本上就是上下100的距离,以他们为点,绘制贝济埃曲线,形成之后就是波纹的形状,然后通过上面原点的dx动画进度,这些值会向前慢慢推进,所以看起来就想波纹波动一样。(起始点y值可以更改,改小改大,波纹的波谷波峰就或高,或低)


Github下载地址:点击下载

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