SVG 动画精髓（上）

本文作者：ivweb villainthr

TL;DR

本文主要是讲解关于 SVG 的一些高级动画特效，比如 SVG 动画标签，图形渐变，路径动画，线条动画，SVG 裁剪等。

例如：路径动画

图形渐变：

线条动画：

以及，相关的动画的矩阵知识，这个也是现在 CSS 动画里面最重要，同时也是最为欠缺的知识点：

文章会先从基本语法入手，然后，慢慢深入。介绍一些动画基本原理和对应的数学原理知识点。并且文章后面，还附有相关语法的介绍，当你在遇到不熟悉语法的时候可以参考参考。

前面一篇文章，主要介绍了一些 SVG 的基本概念和基本图形。接下来我们需要了解一下，SVG 处理矢量这个特性之外，还有啥内容吸引我们，能让 SVG 现在普及度这么高？

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SVG Animation

在 SVG 中，如果我们想实现一个动画效果，可以使用 CSS，JS，或者直接使用 SVG 中自带的 animate 元素添加动画。

使用 CSS 的话，有两种选择一种是通过 style 直接内联在里面，另外是直接使用相关的动画属性-- transform 。

 <use id="star" class="starStyle" xlink:href="#starDef"
       transform="translate(100, 100)"
       style="fill: #008000; stroke: #008000"/>

而使用 SVG 中自定的 animate 主要还是 SVG 自己的东西，比较好用。如果想用 CSS 的动画，这都无所谓。

先看一个 SVG animate DEMO:

 <rect x="10" y="10" width="200" height="20" stroke="black" fill="none">
  <animate
    attributeName="width"
    attributeType="XML"
    from="200" to="20"
    begin="0s" dur="5s"
    fill="freeze" />
</rect>

通过将 animate 标签嵌套在指定的图形里面，即可实现变换的效果。另外，还有 animateTransform，它主要是用来做变形动画的。

 <rect x="-10" y="-10" width="20" height="20"
    style="fill: #ff9; stroke: black;">
    <animateTransform attributeType="XML"
      attributeName="transform" type="scale"
      from="1" to="4 2"
      begin="0s" dur="4s" fill="freeze"/>
</rect>

简单来说：

• animate: 相当于 CSS 中的 transition
• animateTransform: 相当于 CSS 中的 transform

里面一些技术细节我们这里就不过多讲解了。这里，主要想介绍一下 animate 中的 morph 的效果。

animate morph

该效果主要做的就是图形内部的渐变。如图：

这种动画是怎么实现呢？

直接看代码吧：

 <path fill="#1EB287">
    <animate 
             attributeName="d" 
             dur="1440ms" 
             repeatCount="indefinite"
             keyTimes="0;
                       .0625;
                       .208333333;
                       .3125;
                       .395833333;
                       .645833333;
                       .833333333;
             calcMode="spline" 
             keySplines="0,0,1,1;
                         .42,0,.58,1;
                         .42,0,1,1;
                         0,0,.58,1;
                         .42,0,.58,1;
                         .42,0,.58,1;
                         .42,0,.58,1"
             values="M 0,0 
                     C 50,0 50,0 100,0
                     100,50 100,50 100,100
                     50,100 50,100 0,100
                     0,50 0,50 0,0
                     M 0,0 
                     C 50,0 50,0 100,0
                     100,50 100,50 100,100
                     50,100 50,100 0,100
                     0,50 0,50 0,0
                     M 50,0 
                     C 75,25 75,25 100,50 
                     75,75 75,75 50,100
                     25,75 25,75 0,50
                     25,25 25,25 50,0
                     M 25,50 
                     C 37.5,25 37.5,25 50,0 
                     75,50 75,50 100,100
                     50,100 50,100 0,100
                     12.5,75 12.5,75 25,50
                     M 25,50 
                     C 37.5,25 37.5,25 50,0 
                     75,50 75,50 100,100
                     50,100 50,100 0,100
                     12.5,75 12.5,75 25,50
                     M 50,0
                     C 77.6,0 100,22.4 100,50 
                     100,77.6 77.6,100 50,100
                     22.4,100, 0,77.6, 0,50
                     0,22.4, 22.4,0, 50,0
                     M 50,0
                     C 77.6,0 100,22.4 100,50 
                     100,77.6 77.6,100 50,100
                     22.4,100, 0,77.6, 0,50
                     0,22.4, 22.4,0, 50,0
                     M 100,0 
                     C 100,50 100,50 100,100
                     50,100 50,100 0,100
                     0,50 0,50 0,0
                     50,0 50,0 100,0
  </path>

这么多，是不是感觉有点懵逼。不过，我们细分来看一下其实很简单。里面主要是利用 animate 中的 keyTimes ， calcMode ， keySplines ，以及 values 这几个属性。不急，我们一个一个来解释一下。

• keyTimes: 这其实和 CSS 中定义的 @keyframes 一样。通过 0-1 之间的值，定义每段动画完成的时间。格式为： value;value... 。例如 0;.0625;.208333333;.3125;.395833333;.645833333;.833333333;1 。从第一个动画，到第二个动画经历的时间比例为 6.25%。并且，keyTimes 需要和 values 里面定义的帧数一致。
• calcMode: 用来定义动画具体的插值模型。取值有: discrete | linear[default] | paced | spline 。具体可以参考 MDN 。这里我们主要介绍一下 spline。该值表示每个动画间使用自定的贝塞尔变换曲线。如果没有特殊要求，使用 linear 其实已经足够了，这样就不用麻烦去定义下面的 keySplines 属性。
• keySplines：该值用来具体定义动画执行时的 贝塞尔曲线 。使用格式是通过 ; 来分隔每一个值。即， cubic-bezier(.31,.57,.93,.46) 为一组。使用 keySplines 表达，则为： keySplines = ".31,.57,.93,.46;" 。当然，里面的贝塞尔曲线组数为 整个动画帧数 - 1 。

而 values 就很简单了。它是直接结合 attributeName 属性，来设置具体的值，每个值之间使用 ; 进行分隔。

像上面那样，可以在指定元素里面嵌套多个 animate，既实现了形状的改变，又实现了颜色的改变。Morph 比较常用于数字的更迭，比如， 倒数 10s 的相关动画 。到这里，Morpah 相关的知识点就结束了。

接着，让我们来看一下 SVG 中，另外一非常重要的标签 -- animateMotion 。

该标签可以让指定的元素，绕着指定的路径进行运动。所以这对于复杂的路径来说非常有用，因为我们很难使用 transform 去模拟复杂的变换路径。看一个 DEMO

animateMotion

animateMotion 大致的属性和 animate 差不多，不过，它还拥有自己特有的属性，比如 keyPoints 、 rotate 、 path 等。不过，calcMode 在 AM(animateMotion) 中的默认属性由， linear 变为 paced 。

这些属性，我们慢慢介绍，先从最简单的开始吧。首先，我们来看一个 DEMO：

<g>
  <rect x="0" y="0" width="30" height="30" style="fill: #ccc;"/>
  <circle cx="30" cy="30" r="15" style="fill: #cfc; stroke: green;"/>
  <animateMotion from="0,0" to="60,30" dur="4s" fill="freeze"/>
</g>

• from，to：指定两点的位置，位置参数是以元素的坐标为原点的。
• dur：执行渲染时间
• fill：指定动画结束后停留的装填。有 freeze 和 remove 效果。remove 表示回到动画开始的位置，freeze 表示停留在动画结束的位置。

如果，你想要更复杂的路径，可以直接使用 path 属性来指定路径。用法和 path 标签中 d 属性是一样的。

<rect x="0" y="0" width="30" height="30" style="fill: #ccc;">
    <animateMotion
    path="M50,125 C 100,25 150,225, 200, 125"
    dur="6s" fill="freeze"/>
</rect>

或者使用 mpath 标签，引用外部的 path 。

<path d="M10,110 A120,120 -45 0,1 110 10 A120,120 -45 0,1 10,110"
      stroke="lightgrey" stroke-width="2" 
      fill="none" id="theMotionPath"/>
  <circle cx="10" cy="110" r="3" fill="lightgrey"  />
  <circle cx="110" cy="10" r="3" fill="lightgrey"  />
  <!-- Red circle which will be moved along the motion path. -->
  <circle cx="" cy="" r="5" fill="red">
    <!-- Define the motion path animation -->
    <animateMotion dur="6s" repeatCount="indefinite">
      <mpath xlink:href="#theMotionPath"/>
    </animateMotion>
  </circle>

动画效果为：

所以，一般而言我们在定义 AM 的路径的时候，只用一种方式定义即可，否则会发生相应的覆盖： mpath > path > values > from/to 。

在 AM 运动中，还有一个很重要的概念就是旋转角。默认情况下，运动物体的角度是按照它和坐标轴的初始角度确定的。例如：

这样看起来确实有些别扭，那能不能让物体垂直于路径进行运动呢？

有的，根据 rotate 属性值，一共有 3 个值可供选择。

• auto：让物体垂直于路径的切线方向运动。不过，如果你的路径是闭合曲线的话，需要注意起始点的位置。

例如：

• auto-reverse：让物体垂直于路径的切线方向并 + 180°。也就是和 auto 运动关于切线对称。

• Number：让物体以固定的旋转角度运动。这个就相当于使用 transform:rotate(deg) 进行控制。

在动画设置标签中，还有一个更简单的-- set 。

set

该标签也是用来模拟 transition 效果的。它和 animate 的主要区别是，它仅仅需要 to 的指定属性，而不需要其他的参考属性，比如 from ， by 等。那它有啥特别的存在意义吗？

有的，因为 set 针对于所有属性，甚至包括 style 里面的相关 CSS 属性。所以，可以靠它来很好描述一些非 number 的属性值。

 <text text-anchor="middle" x="60" y="60" style="visibility: hidden;">
  <set attributeName="visibility" attributeType="CSS"
    to="visible" begin="4.5s" dur="1s" fill="freeze"/>
  All gone!
</text>

矩阵动画

上面差不多简单阐述了关于 SVG 一些比较有特点的动画。当然，还有比较重要的线条动画，这个我们放到后面进行讲解。这里先来看一下所有动画中，非常重要的矩阵原理。线性代数应该是大学里面来说，最容易学的一门科目，MD。。。还记得，大学线代期末考试的时候，100 分的同学应该说是如韭菜地般，一抓一大片（对不起，我没能和他们同流合污。）

那矩阵是如何在动画中使用的呢？

简单的说，矩阵中的每个元素其实可以等价代换为每个因式里面的系数：

上面也叫作 三维矩阵。即，它涉及到 x,y,z 轴的计算。那对于我们平面 2D 变换来说，那么此时矩阵又是哪种形式呢？

很简单，只要将 z 轴永远置为一个常数就 OK。这里，惯例上是直接取 0 0 1 来设置。

不信的话，大家只要代进去乘以乘，应该就可以得到结果了。所以，在二维中，具体变换方式为：

后面，我们也会依据这个公式进行相关的变形操作。那矩阵变换是怎么运用到 CSS/SVG 当中呢？

在 CSS 中，是直接使用 transform 中的属性： transform: matrix(a,b,c,d,e,f);

当然，在 SVG 中也是一样的：

<g transform="matrix(1,2,3,4,5,6)">
    <line x1="10" y1="20" x2="30" y2="40" style="stroke-width: 10px; stroke: blue;"/>