Animações de quadro chave e animações com função de easing (XAML)

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Animações de quadro chave lineares, animações de quadro chave com um valor KeySpline ou funções de easing são três técnicas diferentes para basicamente o mesmo cenário: criar uma animação de storyboard um pouco mais complexa e que usa um comportamento de animação não linear de um estado inicial até um estado final.

Pré-requisitos

Leia o tópico Animações de storyboard. Este tópico faz referência aos conceitos de animação que foram explicados em Animações de storyboard e não os descreverá novamente. Por exemplo, Animações de storyboard descreve como direcionar animações, storyboards como recursos, os valores da propriedade Timeline como Duration, FillBehavior etc.

Animando usando animações de quadro chave

As animações de quadro chave permitem mais de um valor de destino que é atingido em um ponto ao longo da linha do tempo da animação. Em outras palavras, cada quadro chave pode especificar um valor intermediário diferente e o último quadro chave atingido é o valor de animação final. Especificando vários valores a serem animados, você pode criar animações mais complexas. As animações de quadro chave também permitem uma lógica de interpolação diferente, sendo cada uma implementada como uma subclasse KeyFrame diferente por tipo de animação. Mais especificamente, cada tipo de animação de quadro chave tem uma variação de Discrete, Linear, Spline e Easing de sua classe KeyFrame para a especificação de seus quadros chave. Por exemplo, para especificar uma animação que direciona um Double e usa quadros chave, você pode declarar quadros chave com DiscreteDoubleKeyFrame, LinearDoubleKeyFrame, SplineDoubleKeyFrame e EasingDoubleKeyFrame. Você pode usar qualquer um e todos esses tipos em uma única coleção de KeyFrames para alterar a interpolação sempre que um novo quadro chave for atingido.

Para o comportamento de interpolação, cada quadro chave controla a interpolação até que o tempo de seu KeyTime seja atingido. Seu Value também é atingido nesse momento. Se houver mais quadros chaves depois, o valor então se torna o valor inicial para o próximo quadro chave em uma sequência.

No início da animação, se nenhum quadro chave com um KeyTime de "0:0:0" existir, o valor inicial será o valor não animado da propriedade. Isso é semelhante à maneira como uma animação From/To/By funciona quando não há From.

A duração de uma animação de quadro chave é implicitamente a duração equivalente ao valor KeyTime mais alto definido em qualquer um de seus quadros chave. Você pode definir um Duration explícito se desejar, mas tome cuidado para que ele não seja menor do que um KeyTime em seus próprios quadros chave, caso contrário, parte da animação será cortada.

Além de Duration, você pode definir todas as propriedades baseadas em Timeline em uma animação de quadro chave, da mesma maneira que é possível com uma animação From/To/By, pois as classes de animação de quadro chave também são derivadas de Timeline. São elas:

  • AutoReverse: depois que o último quadro chave é atingido, os quadros são repetidos na ordem inversa a partir do final. Isso duplica a duração aparente da animação.
  • BeginTime: atrasa o início da animação. A linha do tempo dos valores KeyTime nos quadros não começa a contar até que BeginTime seja atingido, assim, não há risco de que os quadros sejam cortados
  • FillBehavior: controla o que acontece quando o último quadro chave é atingido. FillBehavior não tem efeito sobre quadros chave intermediários.
  • RepeatBehavior:
    • Se definidos como Forever, os quadros chave e sua linha do tempo serão repetidos infinitamente.
    • Se definida como uma contagem de iteração, a linha do tempo será repetida várias vezes.
    • Se definida como Duration, a linha do tempo será repetida até que esse tempo seja atingido. Isso pode truncar a animação no meio da sequência de quadros chave se não for um fator inteiro da duração implícita da linha do tempo.
  • SpeedRatio (não usado com frequência)

Quadros chave lineares

Quadros chave lineares resultam em uma interpolação linear mais simples do valor até que o KeyTime do quadro seja atingido. Esse comportamento de interpolação é o mais semelhante às animações From/To/By mais simples descritas no tópico Animações de storyboard.

Veja a seguir como usar uma animação de quadro chave para redimensionar a altura de renderização de um retângulo usando quadros chave linears. Esse exemplo executa uma animação em que a altura do retângulo aumenta ligeiramente de maneira linear nos primeiros quatro segundos e depois e redimensionada rapidamente nos últimos dois segundos até que o retângulo tenha o dobro da altura inicial.


<StackPanel>
    <StackPanel.Resources>
        <Storyboard x:Name="myStoryboard">
            <DoubleAnimationUsingKeyFrames
              Storyboard.TargetName="myRectangle"
              Storyboard.TargetProperty="(UIElement.RenderTransform).(ScaleTransform.ScaleY)">
                <LinearDoubleKeyFrame Value="1" KeyTime="0:0:0"/>
                <LinearDoubleKeyFrame Value="1.2" KeyTime="0:0:4"/>
                <LinearDoubleKeyFrame Value="2" KeyTime="0:0:5"/>
            </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
        </Storyboard>
    </StackPanel.Resources>
</StackPanel>


Quadros chave separados

Os quadros chave separados não usam interpolação. Quando um KeyTime é atingido, o novo Value é simplesmente aplicado. Dependendo de qual propriedade da interface do usuário está sendo animada, isso geralmente produz uma animação que parece "saltar". Certifique-se de que esse é o comportamento estético realmente desejado. Você pode atenuar os saltos aparentes aumentando o número de quadros chave declarados, mas, se desejar uma animação suave, é melhor usar quadros chave lineares ou de spline.

Observação  Quadros chave separados são a única maneira de animar um valor que não é do tipo Double, Point e Color com um DiscreteObjectKeyFrame. Abordaremos isso em mais detalhes adiante neste tópico.

Quadros chave de spline

Um quadro chave de spline cria uma transição variável entre valores de acordo com o valor da propriedade KeySpline. Essa propriedade especifica o primeiro e o segundo ponto de controle de uma curva de Bézier, que descreve a aceleração da animação. Basicamente, um KeySpline define uma relação de função ao longo do tempo em que o gráfico função-tempo é a forma da curva de Bézier. Geralmente, você especifica um valor KeySpline em uma cadeia de caracteres de atributo XAML abreviada que tem quatro valores Double separados por espaços ou vírgulas. Esses valores são pares "X,Y" para dois pontos de controle da curva de Bézier. "X" é o tempo e "Y" é o modificador de função para o valor. Cada valor deve ser sempre entre 0 e 1. Sem modificação do ponto de controle para um KeySpline, a linha reta de 0,0 a 1,1 é a representação de uma função ao longo do tempo para uma interpolação linear. Seus pontos de controle alteram a forma dessa curva e, assim, o comportamento da função ao longo do tempo da animação de spline. Provavelmente, é melhor conferir isso visualmente em um gráfico. Você pode executar o Exemplo de visualizador de spline chave do Silverlight em um navegador para ver como os pontos de controle modificam a curva e como uma animação de exemplo é executada quando é usada como um valor KeySpline.

Este próximo exemplo mostra três quadros chave diferentes aplicados a uma animação, em que o último é uma animação de spline chave para um valor Double (SplineDoubleKeyFrame). Observe a cadeia de caracteres "0.6,0.0 0.9,0.00" aplicada a KeySpline. Isso gera uma curva em que a animação parece ser executada de vagar inicialmente, mas depois ela rapidamente atinge o valor logo antes de KeyTime ser atingido.


        <Storyboard x:Name="myStoryboard">

            <!-- Animate the TranslateTransform's X property
             from 0 to 350, then 50,
             then 200 over 10 seconds. -->
            <DoubleAnimationUsingKeyFrames
          Storyboard.TargetName="MyAnimatedTranslateTransform"
          Storyboard.TargetProperty="X"
          Duration="0:0:10" EnableDependentAnimation="True">

                <!-- Using a LinearDoubleKeyFrame, the rectangle moves 
                 steadily from its starting position to 500 over 
                 the first 3 seconds.  -->
                <LinearDoubleKeyFrame Value="500" KeyTime="0:0:3"/>

                <!-- Using a DiscreteDoubleKeyFrame, the rectangle suddenly 
                 appears at 400 after the fourth second of the animation. -->
                <DiscreteDoubleKeyFrame Value="400" KeyTime="0:0:4"/>

                <!-- Using a SplineDoubleKeyFrame, the rectangle moves 
                 back to its starting point. The
                 animation starts out slowly at first and then speeds up. 
                 This KeyFrame ends after the 6th
                 second. -->
                <SplineDoubleKeyFrame KeySpline="0.6,0.0 0.9,0.00" Value="0" KeyTime="0:0:6"/>

            </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
        </Storyboard>


Quadros chave de easing

Um quadro chave de easing é um quadro chave em que a interpolação sendo aplicada e a função ao longo do tempo da interpolação é controlada por várias fórmulas matemáticas predefinidas. Na realidade, você pode gerar em grande parte o mesmo resultado com um quadro chave de spline que é possível com alguns dos tipos de função de easing, mas também há algumas funções de easing como BackEase que você não pode reproduzir com um spline.

Para aplicar uma função de easing a um quadro chave de easing, você define a propriedade EasingFunction como um elemento de propriedade no XAML para esse quadro chave. Para o valor, especifique um elemento de objeto para um dos tipos de função de easing.

Esse exemplo aplica um CubicEase e um BounceEase como quadros chave sucessivos a um DoubleAnimation para criar um efeito de salto.


        <Storyboard x:Name="myStoryboard">
            <DoubleAnimationUsingKeyFrames Duration="0:0:10"
             Storyboard.TargetProperty="Height"
             Storyboard.TargetName="myEllipse">

                <!-- This keyframe animates the ellipse up to the crest 
                     where it slows down and stops. -->
                <EasingDoubleKeyFrame Value="-300" KeyTime="00:00:02">
                    <EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                        <CubicEase/>
                    </EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                </EasingDoubleKeyFrame>

                <!-- This keyframe animates the ellipse back down and makes
                     it bounce. -->
                <EasingDoubleKeyFrame Value="0" KeyTime="00:00:06">
                    <EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                        <BounceEase Bounces="5"/>
                    </EasingDoubleKeyFrame.EasingFunction>
                </EasingDoubleKeyFrame>
            </DoubleAnimationUsingKeyFrames>
        </Storyboard>

Este é apenas um exemplo de função de easing. Abordaremos mais na próxima seção.

Funções de easing

As funções de facilitação permitem aplicar fórmulas matemáticas personalizadas a suas animações. As operações matemáticas geralmente são úteis para produzir animações que simulam a física real em um sistema de coordenadas 2D. Por exemplo, você pode querer que um objeto salte de forma realista ou se comporte como se estivesse preso a uma mola. Você pode usar animações de quadro chave ou até mesmo animações From/To/By para simular esses efeitos, mas seria trabalhoso e a animação seria menos precisa do que se uma fórmula matemática fosse usada.

As funções de easing podem ser aplicadas a animações de três maneiras:

Veja a seguir uma lista das funções de easing:

  • BackEase: retrai levemente o movimento de uma animação antes que ela comece a se animar no caminho indicado.
  • BounceEase: cria um efeito de saltos.
  • CircleEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando uma função circular.
  • CubicEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando a fórmula f(t) = t3.
  • ElasticEase: cria uma animação que parece uma mola oscilando até descansar.
  • ExponentialEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando uma fórmula exponencial.
  • PowerEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando a fórmula f(t) = tp, em que p é igual à propriedade Power.
  • QuadraticEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando a fórmula f(t) = t2.
  • QuarticEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando a fórmula f(t) = t4.
  • QuinticEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando a fórmula f(t) = t5.
  • SineEase: cria uma animação que é acelerada ou desacelerada usando uma fórmula seno.

Algumas das funções de easing têm suas próprias propriedades. Por exemplo, BounceEase tem duas propriedades Bounces e Bounciness que modificam o comportamento da função ao longo do tempo desse BounceEase específico. Outras funções de easing como CubicEase não têm propriedades adicionais além da propriedade EasingMode compartilhada por todas as funções de easeing e sempre produzem o mesmo comportamento de função ao longo do tempo.

Algumas dessas funções de easing têm um pouco de sobreposição, dependendo de como você define as propriedades nas funções de easing que têm propriedades. Por exemplo, QuadraticEase é exatamente o mesmo que um PowerEase com Power igual a 2. Além disso, CircleEase é basicamente um ExponentialEase de valor padrão.

A função de easing BackEase é exclusiva porque pode alterar o valor fora do intervalo normal definido por From/To ou valores de quadros chave. Ela começa a animação alterando o valor na direção oposta ao que seria esperado de um comportamento de From/To normal, volta para From ou o valor inicial e depois executa a animação normalmente.

Você pode experimentar diferentes funções de facilitação usando um Exemplo do Silverlight.

Em um exemplo anterior, mostramos como declarar uma função de easing para uma animação de quadro chave. Este próximo exemplo aplica uma função de easing a uma animação From/To/By.


<StackPanel x:Name="LayoutRoot" Background="White">
    <StackPanel.Resources>
        <Storyboard x:Name="myStoryboard">
            <DoubleAnimation From="30" To="200" Duration="00:00:3" 
                Storyboard.TargetName="myRectangle" 
                Storyboard.TargetProperty="(UIElement.RenderTransform).(ScaleTransform.ScaleY)">
                <DoubleAnimation.EasingFunction>
                    <BounceEase Bounces="2" EasingMode="EaseOut" 
                                Bounciness="2"/>
                </DoubleAnimation.EasingFunction>
            </DoubleAnimation>
        </Storyboard>
    </StackPanel.Resources>
    <Rectangle x:Name="myRectangle" Fill="Blue" Width="200" Height="30"/>
</StackPanel>

Quando uma função de easing é aplicada a uma animação From/To/By, ela altera as características de função ao longo do tempo relacionadas à maneira como o valor é interpolado entre os valores From e To ao longo da Duration da animação. Sem uma função de easing, seria uma interpolação linear.

Animações de valor de objeto separado

Um tipo de animação merece uma menção especial por ser a única maneira de aplicar um valor animado a propriedades que não são do tipo Double, Point ou Color. Este é o ObjectAnimationUsingKeyFrames da animação de quadro chave. Animar usando valores Object é diferente porque não há a possibilidade de interpolar os valores entre os quadros. Quando o KeyTime do quadro é atingido, o valor animado é imediatamente definido como o valor especificado no Value do quadro chave. Como não há interpolação, há somente um quadro chave que você usa na coleção de quadros chave ObjectAnimationUsingKeyFrames: DiscreteObjectKeyFrame.

O Value de um DiscreteObjectKeyFrame geralmente é definido com o uso da sintaxe de elemento de propriedade, pois o valor do objeto que você está tentando definir geralmente não pode ser expressado como uma cadeia de caracteres para preencher Value na sintaxe de atributo. Você ainda pode usar a sintaxe de atributo se usar uma referência como StaticResource.

Um caso em que você verá um ObjectAnimationUsingKeyFrames usado nos modelos padrão é quando uma propriedade de modelo referencia um recurso Brush. Esses recursos são objetos SolidColorBrush, não apenas um valor Color, e usam recursos que são definidos como temas do sistema (ThemeDictionaries). Eles podem ser atribuídos diretamente a um valor do tipo Brush como TextBlock.Foreground e não precisam usar o direcionamento indireto. Porém, como um SolidColorBrush não é Double, Point ou Color, você precisa usar um ObjectAnimationUsingKeyFrames para usar o recurso.


    <Style x:Key="TextButtonStyle" TargetType="Button">
        <Setter Property="Template">
            <Setter.Value>
                <ControlTemplate TargetType="Button">
                    <Grid Background="Transparent">
                        <TextBlock x:Name="Text"
                            Text="{TemplateBinding Content}"/>
                        <VisualStateManager.VisualStateGroups>
                            <VisualStateGroup x:Name="CommonStates">
                                <VisualState x:Name="Normal"/>
                                <VisualState x:Name="PointerOver">
                                    <Storyboard>
                                        <ObjectAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetName="Text" Storyboard.TargetProperty="Foreground">
                                            <DiscreteObjectKeyFrame KeyTime="0" Value="{StaticResource ApplicationPointerOverForegroundThemeBrush}"/>
                                        </ObjectAnimationUsingKeyFrames>
                                    </Storyboard>
                                </VisualState>
                                <VisualState x:Name="Pressed">
                                    <Storyboard>
                                        <ObjectAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetName="Text" Storyboard.TargetProperty="Foreground">
                                            <DiscreteObjectKeyFrame KeyTime="0" Value="{StaticResource ApplicationPressedForegroundThemeBrush}"/>
                                        </ObjectAnimationUsingKeyFrames>
                                    </Storyboard>
                                </VisualState>
...
                           </VisualStateGroup>
                        </VisualStateManager.VisualStateGroups>
                    </Grid>
                </ControlTemplate>
            </Setter.Value>
        </Setter>
    </Style>

Você também pode usar ObjectAnimationUsingKeyFrames para animar propriedades que usam um valor de enumeração. Este é outro exemplo de um estado denominado que se origina dos modelos padrão do Tempo de Execução do Windows. Observe como ele define a propriedade Visibility que recebe uma constante de enumeração Visibility. Nesse caso, você pode definir o valor usando a sintaxe de atributo. Você só precisa do nome da constante não qualificado de uma enumeração para definir uma propriedade com um valor de enumeração, por exemplo "Collapsed".


<Style x:Key="BackButtonStyle" TargetType="Button">
    <Setter Property="Template">
      <Setter.Value>
        <ControlTemplate TargetType="Button">
          <Grid x:Name="RootGrid">
            <VisualStateManager.VisualStateGroups>
              <VisualStateGroup x:Name="CommonStates">
              <VisualState x:Name="Normal"/>
...           <VisualState x:Name="Disabled">
                <Storyboard>
                  <ObjectAnimationUsingKeyFrames Storyboard.TargetName="RootGrid" Storyboard.TargetProperty="Visibility">
                    <DiscreteObjectKeyFrame Value="Collapsed" KeyTime="0"/>
                  </ObjectAnimationUsingKeyFrames>
                </Storyboard>
              </VisualState>
            </VisualStateGroup>
...
          </VisualStateManager.VisualStateGroups>
        </Grid>
      </ControlTemplate>
    </Setter.Value>
  </Setter>
</Style>

Você pode usar mais de um DiscreteObjectKeyFrame para um conjunto de quadros ObjectAnimationUsingKeyFrames. Essa pode ser uma maneira interessante de criar uma animação de "apresentação de slides" animando o valor de Image.Source, como um cenário de exemplo em que vários valores de objeto podem ser úteis.

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