CSS技巧:逐帧动画抖动解决方案

特效实现

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2017-12-11

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笔者所在的前端团队主要从事移动端的H5页面开发,而团队使用的适配方案是: viewport units + rem。具体可以参见凹凸实验室的文章 – 利用视口单位实现适配布局

笔者目前(2017.08.12)接触到的移动端适配方案中,「利用视口单位实现适配布局」是最好的方案。不过使用 rem 作为单位会遇到以下两个难点:

  • 微观尺寸(20px左右)定位不准
  • 逐帧动画容易有抖动

第一个难点的通常出现在 icon 绘制过程,可以使用图片或者 svg-icon 解决这个问题,笔者强烈建议使用 svg-icon,具体理由可以参见:「拥抱Web设计新趋势:SVG Sprites实践应用」。

第二个难点笔者举个例子来分析抖动的原因和寻找解决方案。

一个抖动的例子

做一个8帧的逐帧动画,每帧的尺寸为:360×540。

.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 9rem;
  height: 13.5rem;
  background: url(http://www.jqhtml.com/wp-content/uploads/2017/09/m.png) 0 0 no-repeat;
  background-size: 45rem 13.5rem;
  top: 50%;
  left: 50%;
  margin: -5.625rem 0 0 -5.625rem;
  animation: step 1.2s steps(5) infinite; 
}
@keyframes step {
  100% {
    background-position: -45rem;
  }
}

观察在主流(手机)分辨率下的播放情况:

iPhone 6
(375×667)
iPhone 6+
(414×736)
iPhone 5
(320×568)
Android
(360×640)

四种分辨率下,可以看到除了 ip6 其它的三种分辨率都发生了抖动。(ip6 不抖动的原因是适配方案是基本于 ip6 的分辨率订制的。)

分析抖动

图像由终端(屏幕)显示,而终端则是一个个光点(物理像素)组成的矩阵,换句话说图片也一组光点矩阵。为了方便描述,笔者假设终端上的一个光点代表css中的1px。

以下是一张 9px * 3px 的sprite:

每帧的尺寸为 3px * 3px,逐帧的取位过程如下:

把 sprite 的 background-size 的宽度取一半,那么终端会怎么处理?
9 / 2 = 4.5
终端的光点都是以自然数的形式出现的,这里需要做取整处理。取整一般是三种方式:round/ceil/floor。假设是 round ,那么 background-size: 5px,sprite 会是以下三种的一个:

情况一 情况二 情况三
9px * 3px 9px * 3px 9px * 3px

可以看到由于盈亏互补导致了三个帧的宽度不一致,亏的那一帧在动画中的表示就是抖动。

笔者总结抖动的原因是:sprite在尺寸缩放后,帧与帧之间的盈亏互补现象导致动画抖动

附注:1px 由几个光点表示是由以终端的 dpr 决定

解决方案

「盈亏互补」也可以说是「盈亏不一致」,如果尺寸在缩放后「盈亏一致」那么抖动现象可以解决。

解决构想一

笔者根据「盈亏一致」设计了「解决构想一」:

根据上图,其实很容易就联想到一个简单的方案:不用雪碧图(即一帧对应一张图片)。
这个方案确实是可以解决抖问题,不过笔者并不推荐使用它,因为它有两个负面的东西:

  • KB变大与请求数增多
  • 多余的 animation 代码

这个方案很简单,这里就不赘述了。

解决构想二

把逐帧取位与图像缩放拆分成两个独立的过程,就是笔者的「解决构想二」:

实现「构想二」,笔者首先想到的是使用 transform: scale(),于是整理了一个实现方案A:

.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 360px;
  height: 540px;
  background: url(http://www.jqhtml.com/wp-content/uploads/2017/09/m.png) 0 0 no-repeat;
  background-size: 1800px 540px;
  top: 50%;
  left: 50%; 
  transform-origin: left top; 
  margin: -5.625rem 0 0 -5.625rem; 
  transform: scale(.5); 
  animation: step 1.2s steps(5) infinite;
}
@keyframes step {
  100% {
    background-position: -1800px;
  }
}
/* 写断点 */
@media screen and (width: 320px) {
	.steps_anim {
		transform: scale(0.4266666667); 
	}
}
@media screen and (width: 360px) {
	.steps_anim {
		transform: scale(0.48); 
	}
}
@media screen and (width: 414px) {
	.steps_anim {
		transform: scale(0.552); 
	}
}

这个实现方案A存在明显的缺陷:scale 的值需要写很多断点代码。于是笔者结全一段 js 代码来改善这个实现方案B:

css:

.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 360px;
  height: 540px;
  background: url("http://www.jqhtml.com/wp-content/uploads/2017/09/m.png") 0 0 no-repeat;
  background-size: 1800 540px;
  top: 50%;
  left: 50%; 
  transform-origin: left top; 
  margin: -5.625rem 0 0 -5.625rem; 
  animation: step 1.2s steps(5) infinite;
}
@keyframes step {
  100% {
    background-position: -1800px;
  }
}
// 以下代码放到 <head></head> 中
<script>
document.write("<style id='scaleStyleSheet'>.steps_anim {scale(.5); }</style>"); 
function doResize() {
  scaleStyleSheet.innerHTML = ".steps_anim {-webkit-transform: scale(" + (document.documentElement.clientWidth / 750) + ")}"; 
}
window.onresize = doResize; 
doResize(); 
</script>

通过改善后的方案 CSS 的断点没了,感觉是不错了,不过笔者觉得这个方案不是个纯粹的构建方案。

我们知道 <img> 是可以根据指定的尺寸自适应缩放尺寸的,如果逐帧动画也能与 <img> 自适应缩放,那就可以从纯构建角度实现「构想二」。

SVG刚好可以解决难题!!!SVG 的表现与 <img> 类似同时可以做动画。以下是笔者的实现方案C。

html:


  

css:

.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 9rem;
  height: 13.5rem;
  top: 50%;
  left: 50%; 
  margin: -5.625rem 0 0 -5.625rem; 
  image {
  	animation: step 1.2s steps(5) infinite; 
  }
}
@keyframes step {
  100% {
    transform: translate3d(-1800px, 0, 0);
  }
}

方案C的改良

实现方案C很好地解决了方案A和方案B的缺陷,不过方案C也有它的问题:不利于自动化工具去处理图片。

自动化工具一般是怎么处理图片的?
自动化工具一般是扫描 CSS 文件找出所有的 url(…) 语句,然后再处理这些语句指向的图片文件。

如果 <image> 可以改用 CSS 的 background-image 就可以解决这个问题,不过 SVG 不支持 CSS 的 background-image。但是,SVG有一个扩展标签:foreignObject,它允许向 <svg></svg> 插入 html 代码。在使用它前,先看一下它的兼容情况:

iOS 与 Android 4.3 一片草绿兼容情况算是良好,笔者实机测试腾讯 X5 内核的浏览器兼容仍旧良好。以下是改良后的方案。

html:


  
    

css:

.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 9rem;
  height: 13.5rem;
  top: 50%;
  left: 50%; 
  margin: -5.625rem 0 0 -5.625rem; 
}
.html {
	width: 360px; 
	height: 540px; 
}
.img { 
	width: 1800px; 
	height: 540px; 
	background: url(http://www.jqhtml.com/wp-content/uploads/2017/09/m.png) 0 0 no-repeat; 
	background-size: 1800px 540px; 
	animation: step 1.2s steps(5) infinite; 
}
@keyframes step {
  100% {
    background-position: -1800px 0;
  }
}

改良后的方案DEMO: http://jdc.jd.com/fd/promote/leeenx/201708/svg-sprite.html

结语

感谢阅读完本文章的读者。本文是笔者的个人观点,希望能帮助到有相关问题的朋友,如果本文有不妥之处请不吝赐教。

参考资料

https://stackoverflow.com/questions/9946604/insert-html-code-inside-svg-text-element
https://www.w3.org/TR/SVG/extend.html
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/SVG/Element/foreignObject

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