Simple2D-25 精灵动作

Posted 2020-10-05 为了邮箱5

　　精灵动画作用在精灵上，使精灵表现出动画效果。本文将详细说明如何创建一个简单的动作系统，暂时只有 4 中基本的动作——平移、旋转、缩放和 Alpha 变化，并且这些动作能够自由组合，组成串行动作或并行动作。下图是动作系统的类图：

　　动作就是进行插值的过程，需要在每一帧被调用。FrameCall 顾名思义是一个帧调用对象，将 FrameCall 添加到帧调用管理器 FrameCallManager 中，FrameCall 的 Step( float frame_time ) 函数则在每一帧中被调用。

　　如果将一个球从 P1 移动到 P2，只给出起点 P1 和终点 P2 的坐标，中间的坐标可以通过线性插值进行计算：

　　 t 是一个 0 到 1 范围的数，动作系统基于此进行设计。AbstractAction 是一个动作基类，继承于 FrameCall，通过重写 Step( float frame_time ) 函数，累计当前动作执行的累计时间。动作有一个执行总时间 DurationTime 表示经过这个时间长度后动作执行结束；还有一个动作执行的持续时间 ElapsedTime 表示动作执行了多长时间。此时 t = ElapsedTime / DurationTime，AbstractAction 主要进行 t 的计算：

    void AbstractAction::Step(float dt)
    {
        this->BeginAction();

        fElapsedTime += dt;
        fElapsedTime = fminf(fElapsedTime, fDurationTime);

        /* 缓动动画插值 */
        this->Update(Tween::tween(fElapsedTime, fDurationTime, tweenType));

        if ( fElapsedTime >= fDurationTime ) {
            fElapsedTime = 0;
            SigActionFinishedCallback(this);

            this->EndAction();
        }
    }

　　如果进行线性插值的话，小球的移动动作的速度是一直不变的，有些情况下，可能需要速度发生正弦变化、余弦变化或其他变化。Tween 中封装了了一些常用的缓动曲线，下面的动图是 Tween 缓动动画的演示：

　　使用不同的缓动动画，小球会以不同的速度进行移动。将计算出来的 t 传递给 Update( float ratio ) 函数，由继承 AbstractAction 的子类重写 Update( float ratio ) 函数进行响应的插值工作。开始动作前需要调用 BeginAction( ) 函数进行相关的初始化工作，例如重新设置起始值、将 ElapsedTime 清零。

    void AbstractAction::BeginAction()
    {
        if ( bFirstTick == false ) return;

        this->Reset();

        bFirstTick = false;
        bActionFinished = false;
    }

　　由于只需进行一次调用即可，所以设置一个开关，保证它只有第一次才会执行函数内的内容，其中 Reset( ) 函数由子类实现进行初始化工作。在动作结束后要停止 FrameCall 的 Step( ) 函数被调用，表示停止动作。

    void AbstractAction::EndAction()
    {
        bFirstTick = true;
        bActionFinished = true;

        if ( HasFrameCallManager() ) {
            this->Stop();
        }
    }

 

　　基本动作

　　MoveTo 动作，使精灵从起始位置移动到目标位置。MoveTo 有起始位置和结束位置的属性：

        int nSrcx;
        int nSrcy;

        int nDestx;
        int nDesty;

　　在重写的 Reset( ) 函数中设置起始位置：

    void MoveTo::Reset()
    {
        AbstractAction::Reset();

        nSrcx = pTarget->GetPosition().x;
        nSrcy = pTarget->GetPosition().y;
    }

　　然后在 Update( ) 函数中对位置进行插值：

    void MoveTo::Update(float rate)
    {
        pTarget->SetPosition(nSrcx + (nDestx - nSrcx) * rate, nSrcy + (nDesty - nSrcy) * rate);
    }

　　除了 MoveTo 动作，还有其他的 MoveBy、ScaleTo、ScaleBy、RotateTo、RotateBy、AlphaTo、AlphaBy 的动作，和 MoveTo 的实现类似。

 

　　组合动作

　　很多时候，并不是单纯的执行一个动作，而是一次执行一系列动作或同时执行一系列动作，称为串行动作或并行动作。要实现组合动作，需要一个容器来保存这些组合的动作。ActionGroup 继承于 AbstractAction，是串行动作容器和并行动作容器的父类。ActionGroup 单纯是一个容器，封装了添加动作的方法。但要组合的动作的数量是不确定的，需要一个合理的方法来添加这些动作。在 Signal-Slot 的文章中介绍过 C++ 可变参模板的使用，使用变参模板就可以接收任意数量的动作对象了。

        template<class... Args>
        void AppendAction(AbstractAction* head, Args... args)
        {
            vActions.push_back(head);
            AppendAction(args...);
        }

        void AppendAction(AbstractAction* Action)
        {
            vActions.push_back(Action);
        }

　　你可以使用方法 AppendAction 来添加动作，也可以在新建对象时添加动作

        template<class... Args>
        ActionGroup(Args... args) : AbstractAction(0)
        {
            this->AppendAction(args...);
        }

 

　　

　　SequenceActionGroup 是串行动作组对象，添加到该容器中的动作会被依次执行：

    void SequenceActionGroup::Step(float dt)
    {
        this->BeginAction();

        auto Action = vActions[nCurrentActionIndex];
        Action->Step(dt);

        if ( Action->IsFinishedAction() ) {
            nCurrentActionIndex++;
        }

        if ( nCurrentActionIndex >= vActions.size() ) {
            this->EndAction();
        }
    }

　　ParallelActionGroup 是并行动作组对象，添加到该容器中的动作会被同时执行：

    void ParallelActionGroup::Step(float dt)
    {
        this->BeginAction();

        for ( int i = 0; i < vActions.size(); i++ ) {
            if ( vFinishedIndices[i] ) continue;

            auto action = vActions[i];
            action->Step(dt);

            if ( action->IsFinishedAction() ) {
                vFinishedIndices[i] = true;
                nRemainActionCount--;
            }
        }

        if ( nRemainActionCount == 0 ) {
            for ( auto& ele : vFinishedIndices ) ele = false;
            this->EndAction();
        }
    }

　　并行动作有个问题，就是这些动作的执行时长并不一致。有些时长短的动作在动作结束后，由于时长长的动作还没有结束，这就要求已经结束的动作的 Step( ) 不会被调用。所以还需要一个 bool 数组来标志哪些动作已经执行完，不需要调用 Step( )。

 

　　其它动作

　　除了那些基本的动作，还需要一些特殊用途的动作，类似于容器，通过包装基本动画实现例如重复动作、延时动作和空动作（什么都不干）的功能。

　　这些的实现比较简单，重复动作 RepeatAction 记录动作的执行次数，有重复一定次数的，有无限重复的：

    void RepeatAction::Step(float dt)
    {
        this->BeginAction();

        pAction->Step(dt);

        if ( pAction->IsFinishedAction() ) {
            if ( nLoopCount == -1 ) {
                return;
            }
            nCurrentLoopCount--;
        }

        if ( nLoopCount != -1 && nCurrentLoopCount <= 0 ) {
            this->EndAction();
        }
    }

　　延时动作 DelayAction 在一段时间后才进行 Step( ) 的调用：

    void DelayAction::Step(float dt)
    {
        this->BeginAction();

        fElapsedTime += dt;
        if ( fElapsedTime <= fDelayTime ) return;

        pAction->Step(dt);

        if ( pAction->IsFinishedAction() ) {
            this->EndAction();
        }
    }

　　而空动作 DummyAction 只继承与 AbstractAction 即可。

　　Sprite 使用动作，调用 StartAction( ) 函数将开始动作：

    void RectTransform::StartAction(AbstractAction* action)
    {
        pAction = action;
        pAction->SetTarget(this);
        pAction->Start();
    }

　　动作系统就结束了，下面给出一个动图，图中的正方形和圆形执行的都是组合动作：

　　详细内容请参考源码。

 

　　源码下载：Simple2D-20.rar