iOS开发之动画中的时间

一、概述

在动画中，我们会指定动画的持续时间。例如

scaleAnimation.duration = self.config.appearDuration

那么这个时间是怎么定义的呢？是指的绝对时间吗？

二、层级时间结构

layer在屏幕上的显示位置是根据父layer的位置以及本身相对于父layer偏移定义的。
与此类似，每一个layer都有自己的time space，计算本地时间(local time)时候，需要根据父layer的时间以及一定的转换规则来计算出本地时间。
这个规则就是CAMediaTiming协议。每一个CALayer和CAAnimation实现了这个协议。

三、关于时间的概念

绝对时间Absolute time
由CACurrentMediaTime函数返回，实际调用mach_absolute_time()。
active local time
根据CAMediaTiming协议计算得到的当前对象上的时间。
basic local time
由于动画可以重复(repeat)或者回放(play backwards)。需要把active local time转化为做动画相关的时间。
例如active local time是5.5s，动画的重复次数是10，动画持续时间是1s。那么5.5s的active local time对应的local time是0.5s。

四、`CAMediaTiming`协议

beginTime

Required. Specifies the begin time of the receiver in relation to its parent object, if applicable.

指定了指定了父对象时间和子对象时间的偏移。
speed

Specifies how time is mapped to receiver’s time space from the parent time space

对动画以及子动画速度应用一个缩放的因子。如果speed是2.0，那么本地时间流逝的速度是父对象的时间流逝速度的两倍。
timeOffset

Required. Specifies an additional time offset in active local time.

对本地时间做了一个偏移。

五、时间转换公式

从父layer转化为active local time
\[ t= max\left\{(t_p-begintime),0\right\}\times speed+offset \]
其中$t$是本地时间，$t_p$是父layer的时间，其他都是CAMediaTiming要求实现的字段。

六、例子

用一个简单的例子来说明各个参数的影响。动画很简单，一个红色的方块从左移到右边。动画的持续时间是1s，没有重复。

设置speed为2，begin time为0.3s，offset为0.5s，效果如下

与上面相比，三处不同
1. 动画的速度是原来的两倍，这是因为动画的speed是2。
2. 动画起始时，滑块的位置为中央，而不是在左边。这是因为offset为0.5s。由于动画的持续时间是1s，0.5s时，动画刚刚进行了一半，滑块的位置是在屏幕中央。
3. 点击开始动画的按钮，到开始动画，有一个延迟，这是因为begin time的时间不是默认值，而是有一个0.3s的延迟。
时间变换的图像表示
1. 从父layer的时间到子layer的active local time
  
  图中，直线的斜率是speed，第一个y值不为零的点，对应的横轴坐标是begintime，对应的y轴坐标是offset
2. 从active local time到basic local time
图中，不为0的部分的x轴长度，即是动画时间，由repeattime或repeatDuration指定。由于这个动画没有repeattime或repeatDuration，因此就是动画的duration。如果指定了动画的时间，比如repeatcount为3，那么非0部分会重复3次。

如果指定了autoreverses为yes，那么折线会部分有负的曲率。

第一个不为0的点对应的横轴坐标即为offset。
fillMode可以理解为不在动画时间内的y值是什么。如果kCAFillModeBackwards，对应于横轴在offset之前时，纵轴对应于offset。kCAFillModeForwards对应于横轴在动画结束之后，纵轴保存不变。
父对象和子对象联动

我们的例子中，动画是加在layer上的，它们都遵守CAMediatiming协议，就CAMediatiming看来，动画的父对象是layer。
1. 设置父对象的speed
  我们设置layer的speed为2，动画的speed为0.1，实际的速度会是0.2.
2. 设置父对象的offset
  设置父对象的offset为0.5，那么动画将会在一半处开始。

七、关于begintime

根据公式
\[
t= max\left\{(t_p-begintime),0\right\}\times speed+offset
\]
这里begintime是应该怎么指定呢？如果想把一个加到layer的动画的延迟5s执行，应该把begintime直接设为5吗？
由于begintime是相对于父对象(layer)的时间偏移。由于layer可能在很久以前就存在了，因此对于动画来说$t_p$是一个很大的值。直接把begintime指定为5s，那么$t$将会是一个很大的值。正确的做法是把begintime设置为5s+这个layer被加到父layer以后，度过的时间，称为addtime.

    animation.beginTime = addTime + delay;

如何得到addtime

addTime = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];

参考

控制动画时间
 控制动画时间
 Time Warp in Animation