WPF中的PathAnimation（路径动画）

原文:WPF中的PathAnimation（路径动画）

WPF中的PathAnimation（路径动画）
                                                               周银辉

在WPF中我们可以指定元素按照某一路径运动而形成动画，这称之为路径动画，在SDK中你会发现以[Type]AnimationUsingPath这种形式命名的类，它们就是用来创建路径动画的，其中[Type]表示一系列类型比如double,point等，这与DoubleAnimation等的命名方式一致。
为对路径动画有一个大体上的认识，你可以粘贴下面的代码到XamlPad：

<Window
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    
    x:Name="Window"
    Title="Window1"
    Width="640" Height="480">

    <Window.Resources>
        <Storyboard x:Key="Timeline1" RepeatBehavior = "Forever" AutoReverse="True">
            <DoubleAnimationUsingPath BeginTime="00:00:00" Duration="00:00:02" Storyboard.TargetName="button" Storyboard.TargetProperty="(UIElement.RenderTransform).(TransformGroup.Children)[3].(TranslateTransform.X)" Source="X">
                <DoubleAnimationUsingPath.PathGeometry>
                    <PathGeometry Figures="M-68,149.00022 C-39.695816,109.3744 -17.383496,83.397528 39,74.000287 C73.433618,68.261356 91.198465,71.210009 125,89.000273 C157.86626,106.29829 181.01028,123.79991 204,155.00021 C213.7418,168.22121 224.03351,180.96708 234,194.00017 C246.07551,209.79121 257.36571,220.41957 275,231.00014 C285.57406,237.34456 295.83653,242.84775 307,248.00012 C317.8183,252.99318 324.46505,252.89547 337,252.00012 C362.92461,250.14836 384.46844,240.41978 404,225.00014"/>
                </DoubleAnimationUsingPath.PathGeometry>
            </DoubleAnimationUsingPath>
            <DoubleAnimationUsingPath BeginTime="00:00:00" Duration="00:00:02" Storyboard.TargetName="button" Storyboard.TargetProperty="(UIElement.RenderTransform).(TransformGroup.Children)[3].(TranslateTransform.Y)" Source="Y">
                <DoubleAnimationUsingPath.PathGeometry>
                    <PathGeometry Figures="M-68,149.00022 C-39.695816,109.3744 -17.383496,83.397528 39,74.000287 C73.433618,68.261356 91.198465,71.210009 125,89.000273 C157.86626,106.29829 181.01028,123.79991 204,155.00021 C213.7418,168.22121 224.03351,180.96708 234,194.00017 C246.07551,209.79121 257.36571,220.41957 275,231.00014 C285.57406,237.34456 295.83653,242.84775 307,248.00012 C317.8183,252.99318 324.46505,252.89547 337,252.00012 C362.92461,250.14836 384.46844,240.41978 404,225.00014"/>
                </DoubleAnimationUsingPath.PathGeometry>
            </DoubleAnimationUsingPath>
        </Storyboard>
    </Window.Resources>
    <Window.Triggers>
        <EventTrigger RoutedEvent="FrameworkElement.Loaded">
            <BeginStoryboard Storyboard="{StaticResource Timeline1}"/>
        </EventTrigger>
    </Window.Triggers>

    <Grid x:Name="LayoutRoot">
        <Path Fill="#FFFFFFFF" Stretch="Fill" Stroke="#FF000000" Margin="63.5,128.847,87.5,133.025" Data="M64,207 C92.304184,167.37414 114.6165,141.39725 171,132 205.43362,126.26106 223.19847,129.20972 257,147 289.86626,164.29803 313.01028,181.79967 336,213 345.7418,226.22101 356.03351,238.96689 366,252 378.07551,267.79105 389.36571,278.41942 407,289 417.57406,295.34443 427.83653,300.84763 439,306 449.8183,310.99306 456.46505,310.89535 469,310 494.92461,308.14824 516.46844,298.41966 536,283"/>
        <Button RenderTransformOrigin="0.5,0.5" HorizontalAlignment="Left" Margin="82,30,0,0" x:Name="button" VerticalAlignment="Top" Width="100" Height="56" Content="Button">
            <Button.RenderTransform>
                <TransformGroup>
                    <ScaleTransform ScaleX="1" ScaleY="1"/>
                    <SkewTransform AngleX="0" AngleY="0"/>
                    <RotateTransform Angle="0"/>
                    <TranslateTransform X="0" Y="0"/>
                </TransformGroup>
            </Button.RenderTransform>
        </Button>
    </Grid>
</Window>

你可以得到如图所示的一个窗体：

窗体上的按钮沿着曲线来回的运动（按钮的中心始终与曲线相切）。

1，使用Microsoft Expression Blend工具为我们自动生成路径动画
打造路径动画的最简单的方式是使用 Microsoft Expression Blend工具来自动生成，当然这自然会失去灵活性。
第一步：创建动画对象（比如上图中的那个Button）

第二步：创建动画路径（比如一条曲线，一个圆）

记得将路径的逻辑树层次上调整得比刚才那个按钮低

第三步：将路径转化为MotionPath
选中逻辑树上的[Path]对象，单击菜单栏的Object，选择Path子项，在选择Convert To MotionPath，则会弹出如下窗口：
其要求你选择MotionPath的目标，也就是路径动画的目标，我们这里选择我们的button按钮
单击OK，其会自动为你生成Timeline（此后的操作就与打造普通Timeline 的操作一样了，其实此时该路径动画已经生成，你可以单击Timeline录制旁边的“播放”按钮来观看效果了，或直接F5）

2，使用代码来打造更灵活的路径动画
我更喜欢使用手写代码的方式来做更多的事情，这让事情变得更容易控制，同时也更具有灵活性。
以DoubleAnimationUsingPath为例，我们逐步讲解一下如何使用代码来打造上面的示例。
为了让对象沿着曲线运动，我们通过改变一个TranslateTransform的X与Y值来做到，并将该TranslateTransform指定给按钮的RenderTransform。
假设我们动画中的路径（也就是示例中的那条曲线）为path1，动画的对象为border1，如果你有过编写WPF动画代码的经验，那么你可以很轻松地编写出以下代码：

            DoubleAnimationUsingPath animationX = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationX.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationX.Source = PathAnimationSource.X;
            animationX.Duration = new Duration(TimeSpan.FromSeconds(2));

            DoubleAnimationUsingPath animationY = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationY.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationY.Source = PathAnimationSource.Y;
            animationY.Duration = animationX.Duration;

其中

animationX.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();

指定了我们的animationX所遵照的路径为path1

animationX.Source = PathAnimationSource.X;

指定了animationX将遵照路径的X值的变化而变化，其中PathAnimationSource枚举存在三个值，分别是X，Y与Angle，在沿着路径旋转的动画中将会用到Angle值。
将代码补充完整后如下：

           TranslateTransform translate = new TranslateTransform();
            this.border1.RenderTransform = translate;

            NameScope.SetNameScope(this, new NameScope());
            this.RegisterName("translate", translate);

            DoubleAnimationUsingPath animationX = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationX.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationX.Source = PathAnimationSource.X;
            animationX.Duration = new Duration(TimeSpan.FromSeconds(2));

            DoubleAnimationUsingPath animationY = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationY.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationY.Source = PathAnimationSource.Y;
            animationY.Duration = animationX.Duration;


            Storyboard story = new Storyboard();
            story.RepeatBehavior = RepeatBehavior.Forever;
            story.AutoReverse = true;
            story.Children.Add(animationX);
            story.Children.Add(animationY);
            Storyboard.SetTargetName(animationX, "translate");
            Storyboard.SetTargetName(animationY, "translate");
            Storyboard.SetTargetProperty(animationX, new PropertyPath(TranslateTransform.XProperty));
            Storyboard.SetTargetProperty(animationY, new PropertyPath(TranslateTransform.YProperty));

            story.Begin(this);

到此为止，我们可以说已经打造了一个路径动画，效果如下图

但不难发现，图中方块运动的路径与曲线并为完全重合，而是存在X与Y方向上的平移。这是一个很让人头疼的问题，但是我发现，只要在动画播放之前，将方块的中心位置设置为与动画所在容器的（0，0）位置向重合，那么该问题就可以被避免。
修改后的代码：

            Canvas.SetTop(this.border1, -this.border1.ActualHeight / 2);
            Canvas.SetLeft(this.border1, -this.border1.ActualWidth / 2);

            TranslateTransform translate = new TranslateTransform();
            this.border1.RenderTransform = translate;

            NameScope.SetNameScope(this, new NameScope());
            this.RegisterName("translate", translate);

            DoubleAnimationUsingPath animationX = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationX.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationX.Source = PathAnimationSource.X;
            animationX.Duration = new Duration(TimeSpan.FromSeconds(2));

            DoubleAnimationUsingPath animationY = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationY.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationY.Source = PathAnimationSource.Y;
            animationY.Duration = animationX.Duration;


            Storyboard story = new Storyboard();
            story.RepeatBehavior = RepeatBehavior.Forever;
            story.AutoReverse = true;
            story.Children.Add(animationX);
            story.Children.Add(animationY);
            Storyboard.SetTargetName(animationX, "translate");
            Storyboard.SetTargetName(animationY, "translate");
            Storyboard.SetTargetProperty(animationX, new PropertyPath(TranslateTransform.XProperty));
            Storyboard.SetTargetProperty(animationY, new PropertyPath(TranslateTransform.YProperty));

            story.Begin(this);

然后，运行效果如下：


刚才已经提到，PathAnimationSource枚举拥有第三个值Angle，它是用来使我们的动画对象沿着路径旋转的，旋转对象与移动类似，但需要注意的是：
（1）旋转时对象的中心点始终与路径相切，那么你需要注意旋转时对象的中心在哪，比如上面的方块的中心点在其长宽的50%处，那么我们设置其RenderTransformOrigin为（0.5,0.5）

this.border1.RenderTransformOrigin = new Point(0.5, 0.5);

（2）如果我们在旋转的同时在进行其他动作，比如平移，那么我们需要注意动作叠加的顺序，先旋转再平移与先平移再旋转的效果是不同的（你可以参考WPF中的MatrixTransform），这在编码时体现在向TransformGroup中添加元素时的顺序

            TranslateTransform translate = new TranslateTransform();
            RotateTransform rotate = new RotateTransform();
            TransformGroup group = new TransformGroup();
            group.Children.Add(rotate);//先旋转
            group.Children.Add(translate);//再平移
            this.border1.RenderTransform = group;

补充完整后的代码：

            Canvas.SetTop(this.border1, -this.border1.ActualHeight / 2);
            Canvas.SetLeft(this.border1, -this.border1.ActualWidth / 2);

            this.border1.RenderTransformOrigin = new Point(0.5, 0.5);
        
            TranslateTransform translate = new TranslateTransform();
            RotateTransform rotate = new RotateTransform();
            TransformGroup group = new TransformGroup();
            group.Children.Add(rotate);//先旋转
            group.Children.Add(translate);//再平移
            this.border1.RenderTransform = group;

            NameScope.SetNameScope(this, new NameScope());
            this.RegisterName("translate", translate);
            this.RegisterName("rotate", rotate);

            DoubleAnimationUsingPath animationX = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationX.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationX.Source = PathAnimationSource.X;
            animationX.Duration = new Duration(TimeSpan.FromSeconds(2));

            DoubleAnimationUsingPath animationY = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationY.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationY.Source = PathAnimationSource.Y;
            animationY.Duration = animationX.Duration;

            DoubleAnimationUsingPath animationAngle = new DoubleAnimationUsingPath();
            animationAngle.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            animationAngle.Source = PathAnimationSource.Angle;
            animationAngle.Duration = animationX.Duration;

            Storyboard story = new Storyboard();
            story.RepeatBehavior = RepeatBehavior.Forever;
            story.AutoReverse = true;
            story.Children.Add(animationX);
            story.Children.Add(animationY);
            story.Children.Add(animationAngle);
            Storyboard.SetTargetName(animationX, "translate");
            Storyboard.SetTargetName(animationY, "translate");
            Storyboard.SetTargetName(animationAngle, "rotate");
            Storyboard.SetTargetProperty(animationX, new PropertyPath(TranslateTransform.XProperty));
            Storyboard.SetTargetProperty(animationY, new PropertyPath(TranslateTransform.YProperty));
            Storyboard.SetTargetProperty(animationAngle, new PropertyPath(RotateTransform.AngleProperty));

            story.Begin(this);

效果图如下：

关于路径动画，先介绍到这里，不过其实实现上面的的动画更为常用的方式是使用MatrixAnimationUsingPath，可以参考以下代码：

            Canvas.SetLeft(this.border1, -this.border1.ActualWidth / 2);
            Canvas.SetTop(this.border1, -this.border1.ActualHeight / 2);
            this.border1.RenderTransformOrigin = new Point(0.5, 0.5);

            MatrixTransform matrix = new MatrixTransform();
            this.border1.RenderTransform = matrix;

            NameScope.SetNameScope(this, new NameScope());
            this.RegisterName("matrix", matrix);

            MatrixAnimationUsingPath matrixAnimation = new MatrixAnimationUsingPath();
            matrixAnimation.PathGeometry = this.path1.Data.GetFlattenedPathGeometry();
            matrixAnimation.Duration = new Duration(TimeSpan.FromSeconds(2));
            matrixAnimation.RepeatBehavior = RepeatBehavior.Forever;
            matrixAnimation.AutoReverse = true;
            matrixAnimation.IsOffsetCumulative = !matrixAnimation.AutoReverse;
            matrixAnimation.DoesRotateWithTangent = true;//旋转


            Storyboard story = new Storyboard();
            story.Children.Add(matrixAnimation);
            Storyboard.SetTargetName(matrixAnimation, "matrix");
            Storyboard.SetTargetProperty(matrixAnimation, new PropertyPath(MatrixTransform.MatrixProperty));
            story.Begin(this);

下载Demo：http://files.cnblogs.com/zhouyinhui/PathAnimationDemo.rar