在 iOS 中实现谷歌灭霸彩蛋

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最近上映的复仇者联盟4据说没有片尾彩蛋，不过谷歌帮我们做了。只要在谷歌搜索灭霸，在结果的右侧点击无限手套，你将化身为灭霸，其中一半的搜索结果会化为灰烬消失...那么这么酷的动画在iOS中可以实现吗?答案是肯定的。整个动画主要包含以下几部分：响指动画、沙化消失以及背景音效和复原动画，让我们分别来看看如何实现。

响指动画

Google的方法是利用了48帧合成的一张Sprite图进行动画的：

原始图片中48幅全部排成一行，这里为了显示效果截成2行

iOS 中通过这张图片来实现动画并不难。CALayer有一个属性contentsRect，通过它可以控制内容显示的区域，而且是Animateable的。它的类型是CGRect，默认值为(x:0.0, y:0.0, width:1.0, height:1.0)，它的单位不是常见的Point，而是单位坐标空间，所以默认值显示100%的内容区域。新建Sprite播放视图层AnimatableSpriteLayer:

class AnimatableSpriteLayer: CALayer { 
    private var animationValues = [CGFloat]() 
    convenience init(spriteSheetImage: UIImage, spriteFrameSize: CGSize ) { 
        self.init() 
        //1 
        masksToBounds = true 
        contentsGravity = CALayerContentsGravity.left 
        contents = spriteSheetImage.cgImage 
        bounds.size = spriteFrameSize 
        //2 
        let frameCount = Int(spriteSheetImage.size.width / spriteFrameSize.width) 
        for frameIndex in 0..            animationValues.append(CGFloat(frameIndex) / CGFloat(frameCount)) 
        } 
    } 
 
    func play() { 
        let spriteKeyframeAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "contentsRect.origin.x") 
        spriteKeyframeAnimation.values = animationValues 
        spriteKeyframeAnimation.duration = 2.0 
        spriteKeyframeAnimation.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: CAMediaTimingFunctionName.linear) 
        //3 
        spriteKeyframeAnimation.calculationMode = CAAnimationCalculationMode.discrete 
        add(spriteKeyframeAnimation, forKey: "spriteKeyframeAnimation") 
    } 
} 

• //1: masksToBounds = true和contentsGravity = CALayerContentsGravity.left是为了当前只显示Sprite图的第一幅画面
• //2: 根据Sprite图大小和每幅画面的大小计算出画面数量，预先计算出每幅画面的contentsRect.origin.x偏移量
• //3: 这里是关键，指定关键帧动画的calculationMode为discrete确保关键帧动画依次使用values中指定的关键帧值进行变化，而不是默认情况下采用线性插值进行过渡，来个对比图可能比较容易理解： 

沙化消失

这个效果是整个动画较难的部分，Google的实现很巧妙，它将需要沙化消失内容的html通过html2canvas渲染成canvas，然后将其转换为图片后的每一个像素点随机地分配到32块canvas中，最后对每块画布进行随机地移动和旋转即达到了沙化消失的效果。

像素处理

新建自定义视图 DustEffectView，这个视图的作用是用来接收图片并将其进行沙化消失。首先创建函数createDustImages，它将一张图片的像素随机分配到32张等待动画的图片上：

class DustEffectView: UIView { 
    private func createDustImages(image: UIImage) -> [UIImage] { 
        var result = [UIImage]() 
        guard let inputCGImage = image.cgImage else { 
            return result 
        } 
        //1 
        let colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB() 
        let width = inputCGImage.width 
        let height = inputCGImage.height 
        let bytesPerPixel = 4 
        let bitsPerComponent = 8 
        let bytesPerRow = bytesPerPixel * width 
        let bitmapInfo = CGImageAlphaInfo.premultipliedLast.rawValue | CGBitmapInfo.byteOrder32Little.rawValue 
 
        guard let context = CGContext(data: nil, width: width, height: height, bitsPerComponent: bitsPerComponent, bytesPerRow: bytesPerRow, space: colorSpace, bitmapInfo: bitmapInfo) else { 
            return result 
        } 
        context.draw(inputCGImage, in: CGRect(x: 0, y: 0, width: width, height: height)) 
        guard let buffer = context.data else { 
            return result 
        } 
        let pixelBuffer = buffer.bindMemory(to: UInt32.self, capacity: width * height) 
        //2 
        let imagesCount = 32 
        var framePixels = Array(repeating: Array(repeating: UInt32(0), count: width * height), count: imagesCount) 
        for column in 0..            for row in 0..                let offset = row * width + column 
                //3 
                for _ in 0...1 {  
                    let factor = Double.random(in: 0..<1) + 2 * (Double(column)/Double(width)) 
                    let index = Int(floor(Double(imagesCount) * ( factor / 3))) 
                    framePixels[index][offset] = pixelBuffer[offset] 
                } 
            } 
        } 
        //4 
        for frame in framePixels { 
            let data = UnsafeMutablePointer(mutating: frame) 
            guard let context = CGContext(data: data, width: width, height: height, bitsPerComponent: bitsPerComponent, bytesPerRow: bytesPerRow, space: colorSpace, bitmapInfo: bitmapInfo) else { 
                continue 
            } 
            result.append(UIImage(cgImage: context.makeImage()!, scale: image.scale, orientation: image.imageOrientation)) 
        } 
        return result 
    } 
} 

• //1: 根据指定格式创建位图上下文，然后将输入的图片绘制上去之后获取其像素数据
• //2: 创建像素二维数组，遍历输入图片每个像素，将其随机分配到数组32个元素之一的相同位置。随机方法有点特别，原始图片左边的像素只会分配到前几张图片，而原始图片右边的像素只会分配到后几张。

• //3: 这里循环2次将像素分配两次，可能 Google 觉得只分配一遍会造成像素比较稀疏。个人认为在移动端，只要一遍就好了。
• //4: 创建32张图片并返回

添加动画

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Google的实现是给canvas中css的transform属性设置为rotate(deg) translate(px, px) rotate(deg)，值都是随机生成的。如果你对CSS的动画不熟悉，那你会觉得在iOS中只要添加三个CABasicAnimation然后将它们添加到AnimationGroup就好了嘛，实际上并没有那么简单... 因为CSS的transform中后一个变换函数是基于前一个变换后的新transform坐标系。假如某张图片的动画样式是这样的：rotate(90deg) translate(0px, 100px) rotate(-90deg) 直觉告诉我应该是旋转着向下移动100px，然而在CSS中的元素是这么运动的：

第一个rotate和translate决定了最终的位置和运动轨迹，至于第二个rotate作用，只是叠加第一个rotate的值作为最终的旋转弧度，这里刚好为0也就是不旋转。那么在iOS中该如何实现相似的运动轨迹呢?可以利用UIBezierPath, CAKeyframeAnimation的属性path可以指定这个UIBezierPath为动画的运动轨迹。确定起点和实际终点作为贝塞尔曲线的起始点和终止点，那么如何确定控制点?好像可以将“预想”的终点(下图中的(0,-1))作为控制点。

图6 将“预想”的终点作为控制点的贝塞尔曲线，看起来和CSS中的运动轨迹差不多

扩展问题

通过文章中描述的方式生成的贝塞尔曲线是否与CSS中的动画轨迹完全一致呢?

现在可以给视图添加动画了：

let layer = CALayer() 
    layer.frame = bounds 
    layer.contents = image.cgImage 
    self.layer.addSublayer(layer) 
    let centerX = Double(layer.position.x) 
    let centerY = Double(layer.position.y) 
    let radian1 = Double.pi / 12 * Double.random(in: -0.5..<0.5) 
    let radian2 = Double.pi / 12 * Double.random(in: -0.5..<0.5) 
    let random = Double.pi * 2 * Double.random(in: -0.5..<0.5) 
    let transX = 60 * cos(random) 
    let transY = 30 * sin(random) 
    //1:  
    // x' = x*cos(rad) - y*sin(rad) 
    // y' = y*cos(rad) + x*sin(rad) 
    let realTransX = transX * cos(radian1) - transY * sin(radian1) 
    let realTransY = transY * cos(radian1) + transX * sin(radian1) 
    let realEndPoint = CGPoint(x: centerX + realTransX, y: centerY + realTransY) 
    let controlPoint = CGPoint(x: centerX + transX, y: centerY + transY) 
    //2: 
    let movePath = UIBezierPath() 
    movePath.move(to: layer.position) 
    movePath.addQuadCurve(to: realEndPoint, controlPoint: controlPoint) 
    let moveAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "position") 
    moveAnimation.path = movePath.cgPath 
    moveAnimation.calculationMode = .paced 
    //3:                  
    let rotateAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "transform.rotation") 
    rotateAnimation.toValue = radian1 + radian2 
    let fadeOutAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "opacity") 
    fadeOutAnimation.toValue = 0.0 
    let animationGroup = CAAnimationGroup() 
    animationGroup.animations = [moveAnimation, rotateAnimation, fadeOutAnimation] 
    animationGroup.duration = 1 
    //4: 
    animationGroup.beginTime = CACurrentMediaTime() + 1.35 * Double(i) / Double(imagesCount) 
    animationGroup.isRemovedOnCompletion = false 
    animationGroup.fillMode = .forwards 
    layer.add(animationGroup, forKey: nil) 

• //1: 实际的偏移量旋转了radian1弧度，这个可以通过公式x' = x*cos(rad) - y*sin(rad), y' = y*cos(rad) + x*sin(rad)算出
• //2: 创建UIBezierPath并关联到CAKeyframeAnimation中
• //3: 两个弧度叠加作为最终的旋转弧度
• //4: 设置CAAnimationGroup的开始时间，让每层Layer的动画延迟开始

结尾

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到这里，谷歌灭霸彩蛋中较复杂的技术点均已实现。如果您感兴趣，完整的代码(包含音效和复原动画)可以通过文章开头的链接进行查看，可以尝试将沙化图片的数量从32提高至更多，效果会越好，内存也会消耗更多 :-D。