【转】CSS3动画帧数科学计算法

本文来源于：财付通TID　　　　原作者：bboy90

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总结都浓缩在这个工具里了，想知道工具的地址或想窥探工具诞生的趣事请往下看 。

—————————————————————–     华丽丽的开篇     —————————————————————-

本篇文章来自腾讯内部饭卡充值改版项目的CSS3动画经验总结。虽然你们访问不到我们的饭卡站点，不过可以小窥一下我们的动画示例哟。

（请使用chrome、safari或firefox浏览器看效果，效果地址）

比如这个动画：

我曾经，这么干过

还这么干过

step1, 动作1在0%上，动作停留20帧

 @keyframes anim-name{
     0%, 20%{ /* 动作1 */ }
     ...
 }

step2,  动作之间过渡5帧，动作1结束帧在20%，20+5=25, 动作2在25%帧，动作停留20帧

 @keyframes anim-name{
     0%, 20%{ /* 动作1 */ }
     25%, 45%{ /* 动作2 */ }
     ...
 }

······

经过一番计算后

 @keyframes anim-name{
     0%, 20%{ /* 动作1 */ }
     25%, 45%{ /* 动作2 */ }
     50%, 70%{ /* 动作3 */ }
     75%, 95%{ /* 动作4 */ }
     100%, 120%{ /* 动作5 */ }
 }

艾玛，帧数超出100%了>_<

重新计算了一番，动作数5，动作过渡帧数5%，动作停留帧数16%

 @-webkit-keyframes anim-name{
     0%, 16%{  /* 动作1 */  }
     21%, 37%{  /* 动作2 */  }
     42%, 58%{  /* 动作3 */  }
     63%, 79%{  /* 动作4 */  }
     84%, 100%{  /* 动作5 */  }
 }

感谢人民感谢党，最后一帧加起来刚好100%

刷新页面看效果之后……（动作过渡有点快，动作停留有点长）

效果不对，重算!

······

就这样被折腾地体无完肤，深刻感悟我们是用生命在做动画，啊…..多么痛的领悟悟悟~~（有共鸣的，请默默的点个赞，谢谢）

所以，我们今天来探讨如何更科学的计算帧数？

文章主要研究循环动画，各个动作之间的过渡有规律性。

比如嘀卡萌跳舞动画

走路动画

还有跑步动画

（该动画的实现，可 查看 白树同学的分享）

动作过渡有规律性，从代码层面也可理解为各动作之间的过渡帧数是一样的。

如上面白树同学实现的跑步动画，各动作之间的过渡帧约14.3帧，代码为

 @keyframes anim-name{
     0% {background-position: 0 0;}
     14.3% {background-position: -180px 0;}
     28.6% {background-position: -360px 0;}
     42.9% {background-position: -540px 0;}
     57.2% {background-position: -720px 0;}
     71.5% {background-position: -900px 0;}
     85.8% {background-position: -1080px 0;}
     100% {background-position: 0 0;}
 }

好，下面让我们愉快的进入主题吧

循环动画按循环方式可以分为：

用CSS代码的方式表示，就是：

单向循环：  animation-iteration-count: infinite; animation-direction: normal;

双向循环：  animation-iteration-count: infinite; animation-direction: alternate;

先看看做一个动画需要哪些条件

总帧数：100 （已知参数）

CSS3帧动画的帧数设置是从0%~100%，数值可以带小数位，0%可以用from关键词替代，100%可以用to关键词替代

动作数：n （已知参数）

动画中的几个关键动作

动作停留帧数：x （未知参数）

在当前动作停留的帧数

动作过渡帧数：y （未知参数）

上一个动作过渡到下一个动作需要用的帧数

我们用示例来说明它们之间的关系。

单向循环动画

示例要求：实现一个3个动作的单向循环动画

为了方便理解，以线段图示法来展示

Step1，满帧100%

0%　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　100%

└─────────────────────────────────────────┘

Step2，添加动作节点(总节点数 = 动作数)

0%　　　　　　　　　　　　　？%　　　　　　　　　　　　100%

过渡y帧　　　　　　　　　　　过渡y帧

└────────────────────┴────────────────────┘

动作1　　　　　　　　　　　　动作2　　　　　　　　　　　　动作3

这个时候，我们很轻易的算出动作2的keyframes帧数是50%

实际上，很多时候我们需要让每个动作停顿一会，而不会闪动太快。如“嘀卡萌风骚乱舞”的动画，每个动作都需要定格一会，这个时候我们需要给每个动作分配一些停留帧数。

Step3，添加停留帧 (总节点数 = 动作数 * 2)

0%　　　　?%　　　　　?%　　　　　?%　　　　 ?%　　　　100%

停留x帧　　过渡y帧　　　停留x帧　　过渡y帧　　　停留x帧

└───────┴────────┴────────┴───────┴───────┘

动作1　　　 　　　　　　动作2　　　　　　　　　　动作3

这下就复杂了，不过我们仔细分析，会发现它们之间有一定的规律。

3x + 2y = 100

动作个数 = 3       停留帧个数 = 3      过渡帧个数 = 2

设动作个数为n，则

动作个数 = n       停留帧个数 = n      过渡帧个数 = n-1

然后，我们可以得出一个公式

nx + (n-1)y = 100

接下来我们可以有规则性的尝试动画参数了，我们尝试让每个动作停留20帧，通过公式求得动作过渡帧数y也等于20，于是得出我们的帧数代码

 .demo{animation:anim-name 1s infinite;}  /* 单向循环 */

 @keyframes anim-name{
     0%, 20%{  /* 动作1 */  }
     40%, 60%{  /* 动作2 */  }
     80%, 100%{  /* 动作3 */  }
 }

有了公式，我们就不用瞎尝试啦，可以少死点脑细胞了

双向循环动画

示例要求：实现一个3个动作的双向循环动画

复制上面的动画代码，加个 animation-direction: alternate; 属性不就好了？

(哦，不对，按照心理学反推论，如果这么简单，作者有必要另起篇幅吗？肯定有阴谋！)

不用猜了，我就是有阴谋！

继续线段图示，当我们加入 animation-direction: alternate; 属性之后的效果

问题：首尾动作从第二遍播放开始会重复停留时间！

这个并不是我们期望看到的效果，不过解决方法也很简单

通过线段图分析

2x + 2y = 100

动作个数 = 3       停留帧个数 = 2         过渡帧个数 = 2

设动作个数为n，则

动作个数 = n       停留帧个数 = n-1     过渡帧个数 = n-1

然后，我们可以得出一个公式

(n-1)(x+y) = 100

接下来我们还是尝试让每个动作停留20帧，通过公式求得动作过渡帧数y等于30，于是得出我们的帧数代码

 .demo{animation:anim-name 1s infinite alternate;} /* 双向循环 */

 @keyframes anim-name{
     0%, 10%{  /* 动作1 */  }
     40%, 60%{  /* 动作2 */  }
     90%, 100%{  /* 动作3 */  }
 }

注意：双向循环动画，首尾动作停留帧要各减一半，示例的首尾动作停留帧为10 (20/2=10)

细心的同学会发现，其实这里还有点小瑕疵，那就是

问题：第一次播放的第一个动作只停了一半时间！

有时我们做动作衔接，一定要所有动作时间都保持一致。解决办法也不是没有，可以给动画加个延迟时间 animation-delay 属性，时长等于动作停留时间的一半，如何计算时长后面会讲到。

除了加延时解决这个问题之外，还有一个伪方法，请继续往下看

模拟双向循环动画

示例要求：实现一个3个动作的双向循环动画

模拟双向循环动画就是不使用 animation-direction: alternate; 属性实现双向循环的效果。

有点绕，上线段图

通过线段图分析

4x + 4y = 100

动作个数 = 5       停留帧个数 = 4         过渡帧个数 = 4

设动作个数为n，则

动作个数 = n       停留帧个数 = n-1     过渡帧个数 = n-1

然后，我们可以得出一个公式

(n-1)(x+y) = 100

但动作个数5包含了重复动作，不符合我们的计算习惯，不包含重复动作个数3才符合我们的计算习惯。那么设

（不含重复）动作个数为 m

（含重复）动作个数为 n，则 n = 2m-1，将 2m-1 带入上面的公式得出公式

(2m-1-1)(x+y) = 100

将m统一换成n表示，再简化公式后得到最终公式

(2n-2)(x+y) = 100

接下来我们再次尝试让每个动作停留20帧，通过公式求得动作过渡帧数y等于5，于是得出我们的帧数代码

 .demo{animation:anim-name 1s infinite;} /* 模拟双向循环 */

 @-webkit-keyframes anim-name{
     0%{  /* 动作1 */  }
     20%{  /* 动作1 */  }
     25%{  /* 动作2 */  }
     45%{  /* 动作2 */  }
     50%{  /* 动作3 */  }
     70%{  /* 动作3 */  }
     75%{  /* 动作2 */  }
     95%{  /* 动作2 */  }
     100%{  /* 动作1 */  }
 }

缩写版代码

 .demo{animation:anim-name 1s infinite;} /* 模拟双向循环 */

 @keyframes anim-name{
     0%, 20%, 100%{  /* 动作1 */  }
     25%, 45%, 75%, 95%{  /* 动作2 */  }
     50%, 70%{  /* 动作3 */  }
 }

模拟双向循环的方法可以让所有动作的停留时间都保持一致，缺点就是代码比较多，帧数也算得麻烦，不过也不失为一种解决方法。一般情况下，还是建议大家使用双向循环+延迟播放的方案。

提到延迟播放，跟时间有关系，这个延迟时长该怎么定？如果以上方案，每个动作我们要固定它的过渡时间，比如动作之间过渡0.4秒，那过渡帧数又该怎么定？接下来我们再挖掘一下，帧数如何跟时间结合。

时间模式计算帧数

我们在做动画的时候需要设置一个 animation-duration 动画持续时间的属性，知道持续播放时间我们就可以很轻易的计算出播放速度，还记得我们小学学的速度公式吗？

设，总帧数为s(100帧)，播放时间为t，播放速度为v，得出公式

v = s / t

继续用示例来加深理解。

示例要求：实现一个3个动作的单向循环动画，播放时间2秒，每个动作的过渡时间为0.4秒

通过播放速度公式，我们可以计算出过渡帧数。

播放速度：  100帧 / 2秒 = 50帧/秒
过渡帧数：  50帧/秒 * 0.4秒 = 20帧

得出过渡帧数，接下来套用单向循环动画的帧数公式，计算出停留帧数，参考上面总结的公式  nx + (n-1)y = 100  ，推导公式得出停留帧数 x = (100-(n-1)y) / n

动作个数(n)：  3

过渡帧数(y)： 20

停留帧数：  (100-(3-1)*20)/3 = 20帧

于是得出我们的帧数代码

 .demo{animation:anim-name 2s infinite;}  /* 单向循环 */

 @keyframes anim-name{
     0%, 20%{  /* 动作1 */  }
     40%, 60%{  /* 动作2 */  }
     80%, 100%{  /* 动作3 */  }
 }

这么多公式，眼都花了更别说记了。别着急，公式是给机器记的，这种破事就交给我们的机器去算。下面是一个简易的CSS3动画帧数计算器，可以帮我们省去一些计算的烦恼。

CSS3动画帧数计算器：http://tid.tenpay.com/labs/css3_keyframes_calculator.html

以白树同学的跑步动画为示例

动画是单向循环，有7个关键动作，动作需要使用逐帧过渡效果 animation-timing-function:step-start 实现，所以动作个数需要额外加1，即有8个动作。使用 step-start 后会自动平分动作停留时间，所以keyframes我们就不用加动作停留帧数了。

打开工具页面，选择 [单向循环动画] -> [不停顿] -> [动作个数8] -> [生成代码]