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【Win 10 应用开发】UI Composition 札记(七):基于表达式的动画

上一篇烂文中,老周给大伙伴们介绍过了几个比较好玩的动画。本篇咱们深化主题,说一说基于表达式的动画。这名字好理解,就是你可以用公式 / 等式来产生动画的目标值。比如,你想让某个可视化对象的高度减半,你的表达可以这样写: width / 2,其中,width 表示某对象的宽度。

既然说到基于表达式的动画了,就得介绍一个重要的类型:ExpressionAnimation,它专用来实现表达式动画的。它有一个 Expression 属性,字符串类型,用来设置计算动画目标值的等式。

有关表达式的语法,老周就不废话了,其实语法和 C 类语言差不多。大伙在用的时候,也不用去记的,你只要查看 ExpressionAnimation 类的文档,就能看到完整的帮助内容了。不记得怎么写的时候查看一下帮助文档就可以了。

注意,ExpressionAnimation 产生的动画,你是不能控制其时间长度的,它会由系统来进行计算,而且这个动画很好玩,它可以跟踪参数的变化,当引用参数发生变化时,会更新动画。这类似于数据绑定的功能。

下面我们举个例子。

XAML 代码很简单。

    <Grid Name="root" Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}">
        <Rectangle Name="rect" Fill="Green" Width="200" Height="200"/>
    </Grid>

页面的根元素是 Grid,然后在里面放一个矩形。

待会儿我们用动画来旋转这个矩形,怎么转呢,计算公式如下:

    Grid的宽度 ÷ Grid的高度 × 360

这个公式会得出矩形要旋转的角度(单位为度)。Grid 的宽度和高度不需要我们写代码去设置,因为默认是填充对齐的,所以,只要我们调整窗口的大小,Grid 的大小就会跟着变。

转到代码文件,在页面类的构造函数中,输入这些代码。

        public MainPage()
        {
            this.InitializeComponent();

            Visual v_root = ElementCompositionPreview.GetElementVisual(root);
            Visual v_rect = ElementCompositionPreview.GetElementVisual(rect);
            
            var compositor = v_rect.Compositor;

            // 旋转动画
            ExpressionAnimation anmitRot = compositor.CreateExpressionAnimation();
            anmitRot.Expression = "360 * container.Size.X / container.Size.Y";
            anmitRot.SetReferenceParameter("container", v_root);

            v_rect.StartAnimation(nameof(Visual.RotationAngleInDegrees), anmitRot);
        }

 

请你注意看那个表达式:360 * container.Size.X / container.Size.Y,可能你会疑问,这个 container 是什么鬼?这个不是鬼,是我随便取的名字,你爱取其他名字都行,比如,你可以写成 360 * dog.Size.X / dog.Size.Y。这其实是个占位符,它实际上是指向代表 Grid 的可视化对象,在运行时,会用真实的对象替换掉这个占位符。那么,这个参数占位符怎么替换呢?

你有没有发现,CompositionAnimation 类有一堆方法,命名很 TMD 有规律,全是一家人,都叫 Set*****Parameter,看到了没?

你以前是不是不知道这些方法有毛用,现在你应该猜它们有什么用了。对啊,就是用来设置替换占位符的实际值的。比如,我们这个示例子,它的表达式是这样的:

360 * container.Size.X / container.Size.Y

其实这个 container 就是指代码中的 v_root 对象,所以我们用这一行代码,就可以在运行阶段,用 v_root把 container 占位符替换掉,变成:

360 * v_root.Size.X / v_root.Size.Y

 anmitRot.SetReferenceParameter("container", v_root);

而 v_root 就是 XAML 中的 Grid 对象,所以,这样就实现了Grid的宽度除以Grid的高度的计算了,再乘以 360 就完事了。

 

现在你明白了吧,世上很多事情,别想得太复杂,其实人生中很多事情是很简单,就是人总喜欢搞复杂了。

这个表达式计算出来的结果是 float 类型的值,这个你应该能理解的,因为它计算之后就是一个数值,不可能会产生一个 Vector2 值的。接着,我们把这个动画与 v_rect,注意是rect,因为我们要旋转的是矩形,不是Grid,用 StartAnimation 方法使之与 RotationAngleInDegrees 属性绑定就好了,RotationAngleInDegrees 表示的角度,不是弧度。

 v_rect.StartAnimation(nameof(Visual.RotationAngleInDegrees), anmitRot);

 

好,现在这个东东已经可以运行的了,试试看。

只要调整窗口的大小就可以了,Grid 的大小会自动更新。

 

你是不是对这个效果不太满意?你会看到,妈的,旋转的中心怎么不是在矩形中央?看着不爽。对的,默认是在左上角的,你懂的。所以,我们可以再加一个 Expression 动画,把旋转中心点移到矩形中央。

        public MainPage()
        {
            ……

            Visual v_root = ElementCompositionPreview.GetElementVisual(root);
            Visual v_rect = ElementCompositionPreview.GetElementVisual(rect);
            
            var compositor = v_rect.Compositor;

            // 中心点
            ExpressionAnimation anmtCP = compositor.CreateExpressionAnimation("Vector3(this.Target.Size.X / 2, this.Target.Size.Y / 2, 0)");
            v_rect.StartAnimation("CenterPoint", anmtCP);

              ……
        }

这个表达式里面,用到了一个函数,叫 Vector3,它类似于调用 Vector3 结构的构造函数 new Vector3(...),所以这个表达式计算后会返回一个 Vector3 类型的值,它需要 X,Y,Z 三个值,因为Visual 类要修改中心点,是设置 CenterPoint 属性的,而 CenterPoint 属性是 Vector3 类型的,所以我们动画产生的值,必须与目标值的类型匹配。

Z轴上我们不必理它,默认 0 就可以了,主要是把矩形的宽度和高度分别除以 2。

各位可能注意到了,表达式中用了 this.Target,它指向的是 v_rect,因为这个动画是应用到 v_rect 上的(它调用了 StartAnimation 方法),所以,这个target 就是应用动画的对象,这就等于,CenterPoint 的值取自 Size / 2。

 

现在,我们再运行一下,旋转中心就在矩形的中央了。

 

好玩吧,其实啊,还有一件事要告诉你,表达式不仅在 ExpressionAnimation 动画中可用,在关键帧动画中也能用的。只是有个区别,ExpressionAnimation 动画它会对计算进行跟踪,能做到 “绑定” 的效果,但关键帧动画中是不会跟踪计算的,即所设置的表达式是一次性的。

 

下面给大伙们演示一下如何在关键帧动画中使用表达式。

在 XAML 文档中,放一个矩形,宽度不要设置得太大,后面咱们用动画来放大它。

    <Grid Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}">
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition/>
            <RowDefinition Height="auto"/>
        </Grid.RowDefinitions>
        <Rectangle Name="rect" Width="20" Height="120" Fill="Red" HorizontalAlignment="Left"/>
        <Button Grid.Row="1" Margin="12" Content="Play" Width="300" Click="OnClick" HorizontalAlignment="Center"/>
    </Grid>

现在处理一个按钮的 Click 事件。用关键帧动画来对矩形进行横向(X轴)放大。

        private void OnClick(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            Visual vs_rect = ElementCompositionPreview.GetElementVisual(rect);
            Compositor compositor = vs_rect.Compositor;

            ScalarKeyFrameAnimation animat = compositor.CreateScalarKeyFrameAnimation();
            animat.Duration = TimeSpan.FromSeconds(1d);
            // 插入关键帧
            animat.InsertExpressionKeyFrame(0f, "this.Target.Scale.X");
            animat.InsertExpressionKeyFrame(1f, "this.Target.Scale.X >= max ? min : this.Target.Scale.X + val");
            // max、min、val 都是占位符
            // 替换占位符
            animat.SetScalarParameter("max", 30f);
            animat.SetScalarParameter("min", 1f);
            animat.SetScalarParameter("val", 3f);
            vs_rect.StartAnimation("Scale.X", animat);
        }

这个关键帧动画有两个关键帧,第一帧位于动画开始处,目标值就是矩形在X轴上的当前缩放倍数。第二个关键帧在动画的结尾处,表达式有点复杂。老周单独写一遍给你看看。

this.Target.Scale.X >= max ? min : this.Target.Scale.X + val

这里用到了三目运算符,其实和C类语言一样,condition ? ifTrue : ifFalse,如果矩形的X轴上的缩放值大于/等于 max 的话,那就直接返回 min ,否则就把缩放倍数加上 val。Visual 类的 Scale 属性类型为 Vector3 ,它有 X,Y,Z 三个值,表示对象在三个轴方向上的缩放倍数。在这个例子中,咱们只处理 X 轴上的缩放。

其中,max、min、val 三个值都是我随便命名的占位符。所以要用具体的值去替换。

            animat.SetScalarParameter("max", 30f);
            animat.SetScalarParameter("min", 1f);
            animat.SetScalarParameter("val", 3f);

替换之后,这个表达式在运行时就像这样:

this.Target.Scale.X >= 30 ? 1 : this.Target.Scale.X + 3

故,当矩形放大到 30 倍以后,会跳回到 1 倍。可以看看运行效果。

 

 

好玩吧。本篇的最后一环,老周必须再给大伙介绍一个类,因为这个类在动画应用中也相当重要的。它叫 CompositionPropertySet,由于它是从 CompositionObject 类派生,所以,如果调用动画对象的 SetReferenceParameter 方法去设置命名参数时,ExpressionAnimation 动画能够自动跟踪 CompositionPropertySet 对象的更新。

CompositionPropertySet 用法有点像字典,Key 是字符串,你可以使用 Insert**** 方法来插入各种类型的值,可以用 TryGet**** 方法来检索。

有些时候,动画所跟踪的对象不一定都是 Visual 对象的,可能是一些不可见的对象,比如某个颜色,某个数值,这种情形下,使用 CompositionPropertySet 类是一个很高大上的选择。

不知道咋用?没事,下面还是老规矩,动手做,学编程不动手,学三辈子也学不会。

先看看 XAML 代码。

    <Grid Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}">
        <Border Width="300" Height="300" BorderBrush="Blue" BorderThickness="5" Name="bd" Padding="15" PointerMoved="bd_PointerMoved">
            <Ellipse Name="ell" Fill="Orange"/>
        </Border>
    </Grid>

很简单,当鼠标在 Border 上移动时,用动画改变 Ellipse 的不透明度。计算方法很简单,就是用当前的指针坐标的 X 值除以 Y 值,即 x / y,得出 Opacity 的值。

 

转到代码文件,要在页面类级别声明一个变量。

    public sealed partial class MainPage : Page
    {
        CompositionPropertySet compPropset = null;

        ……
    }

因为后面我们在代码中要动态修改它,所以要放到类级别。

 

然后,在页面类的构造函数中设置一下动画。

        public MainPage()
        {
            this.InitializeComponent();

            // 获取相应的 Visual 对象
            Visual vs_ell = ElementCompositionPreview.GetElementVisual(ell);
            // 创建 PropertySet 实例
            compPropset = vs_ell.Compositor.CreatePropertySet();
            // 设置默认值
            compPropset.InsertVector2("MyValue", new Vector2(1f, 1f));
            // 创建动画
            ExpressionAnimation animat = vs_ell.Compositor.CreateExpressionAnimation();
            animat.Expression = "p.MyValue.X / p.MyValue.Y";
            // 设置参数
            animat.SetReferenceParameter("p", compPropset);
            // 启动动画
            vs_ell.StartAnimation("Opacity", animat);
        }

调用 Compositor.CreatePropertySet 方法创建 CompositionPropertySet 的实例。为了稍后我们在设置动画表达式时能够访问到里面的值,要先设置一个默认的值。

  compPropset.InsertVector2("MyValue", new Vector2(1f, 1f));

这个值的名字就叫 MyValue,在动画表达式中,可以直接用 . 运算符来访问,如上面代码中。

p.MyValue.X / p.MyValue.Y

p 稍后会用实际参数替换。

 

处理 PointerMoved 事件。

        private void bd_PointerMoved(object sender, PointerRoutedEventArgs e)
        {
            // 获取相对于 Border 的当前坐标
            var pt = e.GetCurrentPoint(bd).Position;
            // 更新 CompositionPropertySet 中的值
            compPropset.InsertVector2("MyValue", new Vector2((float)pt.X, (float)pt.Y));
        }

首先要获取到指针相对于 Border 元素的坐标,然后更新 PropertySet 中的 MyValue 的值,更新方法直接用 InsertVector2 方法来替换原来的值就可以了,注意,属性名称 MyValue 不要写错,一定要前后一致。

只要在程序代码中更新 CompositionPropertySet 对象,动画就能够自动更新了。

 

看看效果。

 

好了,本篇咱们就聊到这里了,相信你学会使用表达式后,你就能弄出各种强大的动画效果。

 

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