三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

日常经常能看到缓入缓出的动画效果,如:

1,带缓入缓出效果的滚动条:

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

2,带缓入缓出效果的呼吸灯:

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

像上面这种效果,就是用到了三角函数相关的知识,下面将从头开始一步步去讲解如何实现这种效果。

 

 

一、基础知识 (一)三角函数

常用的三角函数有正弦函数(sin)、余弦函数(cos)、正切函数(tan)。在动画效果中常用的是正弦函数和余弦函数,由于两者可以互相转化,所以本文将以正弦函数来进行讲解。

如下图所示直角三角形ABC:

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

则:

sin(A)=a/c

即:角A的正弦值=角A的对边/斜边

(二)正弦曲线

将三角函数与动画桥接起来的便是三角函数曲线。

以正弦函数为例,其正弦曲线公式为:y = A*sin(B*x + C) + D

其中y、x分别是纵坐标、横坐标。

1,在默认状态时,即:y=sin(x) 时,其曲线如下图所示:

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

2,正弦曲线公式中的参数 “A” 控制曲线的振幅,A 值越大,振幅越大,A 值越小,振幅越小。

如:y=2*sin(x),其曲线如下图所示(蓝线为 y=sin(x)):

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

3,参数 “B" 控控制曲线的周期,B 值越大,那么周期越短,B 值越小,周期越长。

如:y=sin(2x),其曲线如下图所示(蓝线为 y=sin(x)):

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

4,参数 “C" 控控制曲线左右移动,C 值为正数,曲线左移,C 值为负数,曲线右移;

如:y=sin(x+1),其曲线如下图所示(蓝线为 y=sin(x)):

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

5,参数 “D" 控控制曲线上下移动。D 值为正数,曲线上移,D 值为负数,曲线下移;

如:y=sin(x)+1,其曲线如下图所示(蓝线为 y=sin(x)):

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

(三)角度与弧度

因为在使用代码去计算正弦值时,其单位一般是弧度,像C#中的”Math.Sin()“函数,而直观的效果却是角度,所以需要讲解一下角度与弧度。

1,角度

定义:两条射线从圆心向圆周射出,形成一个夹角和夹角正对的一段弧。当这段弧长正好等于圆周长的360分之中的一个时,两条射线的夹角的大小为1度。

示意图如下:

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

2,弧度

定义:弧度:两条射线从圆心向圆周射出,形成一个夹角和夹角正对的一段弧。当这段弧长正好等于圆的半径时,两条射线的夹角大小为1弧度。

示意图如下:

其中:AB=OA=r

三角函数与缓入缓出动画及C#实现(图文讲解)

3,角度与弧度的差别

最基本的差别在于角所对的弧长大小不同。度的是等于圆周长的360分之中的一个,而弧度的是等于半径。

4,角度与弧度的转换

因为:弧度角=弧长/半径

所以:

a,周角(360度)=周长/半径=2πr/r=2π

b,平角(180度)=π

由b可知:180度=π弧度

所以:

c,1度=π/180 弧度(≈0.017453弧度)
d,1弧度=180/π 度(≈57.3度)

可得转换公式:

弧度=度*π/180
度=弧度*180/π

 

三、动画实现

实现的思路简单而言便是利用正弦曲线的”y“和”x“值的变化。对于缓入缓出动画,就是速度的变化。

速度的定义和公式:速度在数值上等于物体运动的位移跟发生这段位移所用的时间的比值。速度的计算公式为v=Δs/Δt

控制速度,无非是”距离“与”时间“这两个量的变化。

在实现应用中,往往不会同时变化两个量,而是固定一个量,变化一个量。

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