OpenHarmony实战:拖拽动画的技术实现

拖拽动画特别指服务端在拖拽各环节发起的动画效果,功能将集中在拖拽框架 MSDP 子系统 DragDrawing 中实现。

Graphic-2D 库[^graphic_2d]提供了强大的图片绘制、动画增强服务,该子系统调用了其对外服务的能力。

1. DrawingInfo 绘图信息

绘图数据来源拖拽数据 DragData,包括阴影缩略图 ShadowInfo 以及绘制各种动画需要的节点信息

struct DrawingInfo {
    std::atomic_bool isRunning { false };                       // 发起拖拽时为true,拖拽完成后为false
    std::atomic_bool isPreviousDefaultStyle { false };          // 前一个默认拖拽光标状态
    std::atomic_bool isCurrentDefaultStyle { false };           // 是否采用默认拖拽光标风格
    bool isInitUiDirector { true };                             // Rosen::RSUIDirector::Create() 系统仅被create一次标志
    bool isExistScalingVallue { false };                        // 缩放系数是否存在标志,不存在需计算, 判断 scalingValue 的有效性
    int32_t sourceType { -1 };                                  // 输入设备源类型(鼠标、触屏等)
    int32_t currentDragNum { -1 };                              // 拖拽的对象个数
    DragCursorStyle currentStyle { DragCursorStyle::DEFAULT };  // 设置默认拖拽光标,和isCurrentDefaultStyle状态联合使用,此时状态为 true
    int32_t displayId { -1 };                                   // 显示的应用ID
    int32_t pixelMapX { -1 };                                   // 图片相对于画布边缘x向距离,在文本编辑器内偏移负的一半宽度
    int32_t pixelMapY { -1 };                                   // 图片相对于画布边缘y向距离
    int32_t displayX { -1 };                                    // 动态的显示位置 x坐标
    int32_t displayY { -1 };                                    // 动态的显示位置 y坐标
    int32_t mouseWidth { 0 };                                   // 鼠标圆环、箭头图形的宽度,由pixelMap->GetWidth()获取
    int32_t mouseHeight { 0 };                                  // 鼠标圆环、箭头图形的高度,由pixelMap->GetHeight()获取
    int32_t rootNodeWidth { -1 };                               // 没有用到
    int32_t rootNodeHeight { -1 };                              // 没有用到
    float scalingValue { 0.0 };                                             // scalingValue = (1.0 * deviceDpi * DEVICE_INDEPENDENT_PIXEL / BASELINE_DENSITY) / SVG_ORIGINAL_SIZE;
    std::vector<std::shared_ptr<Rosen::RSCanvasNode>> nodes;                // 当前画图节点,包括  BACKGROUND_FILTER_INDEX { 0 }; PIXEL_MAP_INDEX { 1 }; DRAG_STYLE_INDEX { 2 };MOUSE_ICON_INDEX { 3 };
    std::vector<std::shared_ptr<Rosen::RSCanvasNode>> mutilSelectedNodes;   // 多选节点,和 mutilSelectedPixelMaps 一起使用
    std::shared_ptr<Rosen::RSNode> rootNode { nullptr };                    // 根节点
    std::shared_ptr<Rosen::RSNode> parentNode { nullptr };                  // 父节点
    std::shared_ptr<Rosen::RSSurfaceNode> surfaceNode { nullptr };          // 界面节点
    std::vector<std::shared_ptr<Media::PixelMap>> mutilSelectedPixelMaps;   // 多选图片,和 mutilSelectedNodes 一起使用
    std::shared_ptr<Media::PixelMap> pixelMap { nullptr };                  // 存放的是 ShadowInfo,和 pixelMapX,pixelMapY一起使用
    std::shared_ptr<Media::PixelMap> stylePixelMap { nullptr };             // 有效的拖拽光标,来自svg 文件的拷贝、移动、禁止图标,此isCurrentDefaultStyle状态为false
    std::string extraInfo;                                                  // 跨设备拖拽的附加参数,包括拖拽类型,模糊,圆角半径和缩放系数,来自json文件
    std::string filterInfo;
};stylePixelMap

2. 节点 Node 相关功能描述

节点描述

1. g_drawingInfo.nodes[4]:  
g_drawingInfo.nodes[DRAG_STYLE_INDEX];          // 0: dragStyleNode  
g_drawingInfo.nodes[BACKGROUND_FILTER_INDEX];   // 1: filterNode  
g_drawingInfo.nodes[MOUSE_ICON_INDEX];          // 2: mouseIconNode  
g_drawingInfo.nodes[PIXEL_MAP_INDEX];           // 3: shadowNode  
2. g_drawingInfo.surfaceNode                    // Rosen::RSSurfaceNode::Create(surfaceNodeConfig, surfaceNodeType);
3. g_drawingInfo.rootNode
4. g_drawingInfo.parentNode
5. g_drawingInfo.mutilSelectedNodes.emplace_back(mutilSelectedNode[i]); // 多个

渲染树结构图

3. 拖拽动画接口类定义

涉及动画的地方为开始拖拽,拖拽过程中,拖拽成功,拖拽失败。

class IDragAnimation {
public:
    IDragAnimation() = default;
    virtual ~IDragAnimation() = default;
    virtual void OnStartDrag(const DragAnimationData &dragAnimationData,
        std::shared_ptr<Rosen::RSCanvasNode> shadowNode,
        std::shared_ptr<Rosen::RSCanvasNode> styleNode) = 0;
    virtual void OnDragStyle(std::shared_ptr<Rosen::RSCanvasNode> styleNode,
        std::shared_ptr<Media::PixelMap> stylePixelMap) = 0;
    virtual void OnStopDragSuccess(std::shared_ptr<Rosen::RSCanvasNode> shadowNode,
        std::shared_ptr<Rosen::RSCanvasNode> styleNode) = 0;
    virtual void OnStopDragFail(std::shared_ptr<Rosen::RSSurfaceNode> surfaceNode,
        std::shared_ptr<Rosen::RSNode> rootNode) = 0;
};

. 实现动画的典型流程

CheckNodesValid 节点有效性检查,拖拽框架仅针对鼠标、触屏两种设备,如果是鼠标则有 4 个节点,如果是触屏则只有 3 个节点,它不包含鼠标样式节点。

给动画的工作流程大致相同,以下分别用拖拽开始、拖拽成功动画为例说明:

拖拽开始动画流程

拖拽成功动画流程

5. 关于四个修改器的使用说明

a. class DrawSVGModifier : public Rosen::RSContentStyleModifier

是关于 dragStyleNode 节点的绘制,包含图片有移动、复制、禁止等 SVG 图。

索引下标为 DRAG_STYLE_INDEX,std::shared_ptrRosen::RSCanvasNode dragStyleNode = g_drawingInfo.nodes[DRAG_STYLE_INDEX];

b. class DrawPixelMapModifier : public Rosen::RSContentStyleModifier

是关于 pixelMapNode 节点的绘制,是指 ShadowInfo 中包含的阴影图。

索引下标为 PIXEL_MAP_INDEX,std::shared_ptrRosen::RSCanvasNode pixelMapNode = g_drawingInfo.nodes[PIXEL_MAP_INDEX];

c. class DrawMouseIconModifier : public Rosen::RSContentStyleModifier

是关于 mouseIconNode 节点的绘制,是指鼠标箭头、圆环图,显示图片前会修改图片大小和填充颜色。

索引下标为 MOUSE_ICON_INDEX,std::shared_ptrRosen::RSCanvasNode mouseIconNode = g_drawingInfo.nodes[MOUSE_ICON_INDEX];

d. class DrawDynamicEffectModifier : public Rosen::RSContentStyleModifier

拖拽结束动画和多选动画中的节点透明度、缩放系数,存在一组开始参数和结束参数,在播放动画时会被调用。

该修改器添加在父节点上。

    drawDynamicEffectModifier_ = std::make_shared<DrawDynamicEffectModifier>();
    g_drawingInfo.rootNode->AddModifier(drawDynamicEffectModifier_);

6. 各个环节动画的差异性说明

Function Animate Paramenters libdrag_drop_ext.z.so implement
OnStartDrag None OnStartDragExt
OnDragStyle dragStyleNode->AddModifier(drawSVGModifier_) OnDragStyleExt
OnStopDragSuccess BEGIN_ALPHA BEGIN_SCALE END_ALPHA END_SCALE_SUCCESS SUCCESS_ANIMATION_DURATION OnStopDragSuccessExt
OnStopDragFail BEGIN_ALPHA BEGIN_SCALE END_ALPHA END_SCALE_FAIL SUCCESS_ANIMATION_DURATION OnStopDragFailExt

7. 动画中时间、位置曲线名词解释

RSAnimationTimingCurve 时间速度曲线参数描述

描述 速度曲线
linear 动画从头到尾的速度是相同的。
ease 默认。动画以低速开始,然后加快,在结束前变慢。
ease-in 动画以低速开始。
ease-out 动画以低速结束。
ease-in-out 动画以低速开始和结束。

动画效果如下[^ease_timegif]:

AnimationCurve 位置曲线参数描述

多点位置的平滑曲线算法繁多,且复杂,一般有 cubic-bezier,spring,interpolating-spring,responsive-spring-motion,steps 使用较多的是 cubic-bezier 和 spring 算法。该子系统直接调用 Graphic-2d 库中位置曲线,至于内部实现不再赘述。

位置曲线效果如下:

Duration 动画时长

我们设定动画的持续时间在 300-400ms。具体的运动时长视具体动画而定,时长并不一成不变。

动画时长效果如下:

8. 现将 OpenHarmony 图形栈的分层说明如下:

  • 接口层:提供图形的 Native API 能力,包括:WebGL、Native Drawing 的绘制能力、OpenGL 指令级的绘制能力支撑等。
  • 框架层:分为 Render Service、Drawing、Animation、Effect、显示与内存管理五个模块。
模块 能力描述
Render Servicel (渲染服务) 提供 UI 框架的绘制能力,其核心职责是将 ArkUI 的控件描述转换成绘制树信息,根据对应的渲染策略,进行最佳路径渲染。同时,负责多窗口流畅和空间态下 UI 共享的核心底层机制。
Drawing (绘制) 提供图形子系统内部的标准化接口,主要完成 2D 渲染、3D 渲染和渲染引擎的管理等基本功能。
Animation (动画) 提供动画引擎的相关能力。
Effect (效果) 主要完成图片效果、渲染特效等效果处理的能力,包括:多效果的串联、并联处理,在布局时加入渲染特效、控件交互特效等相关能力。
显示与内存管理 此模块是图形栈与硬件解耦的主要模块,主要定义了 OpenHarmony 显示与内存管理的能力,其定义的南向 HDI 接口需要让不同的 OEM 厂商完成对 OpenHarmony 图形栈的适配.
  • 引擎层:包括 2D 图形库和 3D 图形引擎两个模块。2D 图形库提供 2D 图形绘制底层 API,支持图形绘制与文本绘制底层能力。3D 图形引擎能力尚在构建中。

最后

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总结

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