CSS技巧:逐帧动画抖动解决方案

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。

 
 
 
 
 

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.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 9rem;
  height: 13.5rem;
  background: url(//misc.aotu.io/leeenx/sprite/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)
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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:

CSS技巧:逐帧动画抖动解决方案文章来源地址https://www.yii666.com/article/758127.html

每帧的尺寸为 3px * 3px,逐帧的取位过程如下:
CSS技巧:逐帧动画抖动解决方案

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
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理论上,5 / 3 = 1.666...。但实际上光点取整后,三个帧的宽度都不可能等于 1.666...,而是有一个帧的宽度降级为 1px(亏),另外两个宽度升级为 2px(盈),笔者把这个现象称作「盈亏互补」。

再看一下盈亏互补后,逐帧的取位过程:

情况一 情况二 情况三
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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。网址:yii666.com

解决构想一

笔者根据「盈亏一致」设计了「解决构想一」:

CSS技巧:逐帧动画抖动解决方案

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」:
CSS技巧:逐帧动画抖动解决方案

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:

 
 
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.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 360px;
  height: 540px;
  background: url(//misc.aotu.io/leeenx/sprite/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:

 
 
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.steps_anim {
  position: absolute;
  width: 360px;
  height: 540px;
  background: url("//misc.aotu.io/leeenx/sprite/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;
  }
}

javascript:

 
 
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// 以下代码放到<head></head>中// <![CDATA[
document.write("
 
.steps_anim {scale(.5); }
 
 
");
function doResize() {
  scaleStyleSheet.innerHTML = ".steps_anim {-webkit-transform: scale(" + (document.documentElement.clientWidth / 750) + ")}";
}
window.onresize = doResize;
doResize();
// ]]>

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:

 
 
 
 
 
 

JavaScript

 
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<svg viewBox="0, 0, 360, 540" class="steps_anim">
  <image xlink:href="//misc.aotu.io/leeenx/sprite/m.png" width="1800" height="540" />
</svg>

css:

 
 
 
 
 

JavaScript

 
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.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。文章地址https://www.yii666.com/article/758127.html

如果 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 插入 html 代码。在使用它前,先看一下它的兼容情况:

CSS技巧:逐帧动画抖动解决方案

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:

 
 
 
 
 

JavaScript

 
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<svg viewBox="0, 0, 360, 540" class="steps_anim">
  <foreignObject class="html" width="360" height="540">
    <div class="img"></div>
  </foreignObject>
</svg>

css:

 
 
 
 
 

JavaScript

 
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.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(//misc.aotu.io/leeenx/sprite/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

总结

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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