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Babylon.js学习之路《八、动画基础：关键帧动画与缓动效果》

news 来源：原创 2025/7/3 16:13:44

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文章目录

  • 1. 引言：动画在3D场景中的核心作用
  • 2. 关键帧动画基础
    • 2.1 键帧动画原理
    • 2.2 创建简单关键帧动画
  • 3. 缓动函数（Easing Functions）
    • 3.1 缓动函数的作用
    • 3.2 应用缓动函数
  • 4. 复杂动画：多属性联动与序列控制
    • 4.1 同时控制位置、旋转、缩放
    • 4.2 动画序列控制
  • 5. 实战任务
    • 任务 1：实现角色跑步动画
    • 任务 2：交互式动画（点击触发特效）
  • 6. 性能优化与常见问题
    • 6.1 优化技巧
    • 6.2 常见问题
  • 7. 总结与下一章预告
    • 7.1 关键知识点回顾
    • 7.2 下一章预告

1. 引言：动画在3D场景中的核心作用

从基础动画到复杂交互的完整技能，为3D场景注入动态生命力

  • 核心作用：
    - 提升场景动态表现力（如角色移动、机械运转、UI元素过渡）。
    - 增强用户交互反馈（如按钮点击效果、物体拖拽动画）。

  • 案例对比：
    - 静态场景：缺乏生命力，用户注意力易分散。
    - 动态场景：通过动画引导视线，传递信息（如旋转的齿轮表示设备运行）。

2. 关键帧动画基础

2.1 键帧动画原理

  • 关键帧（Keyframe）定义：
    在时间轴上定义物体属性的关键状态点（如位置、旋转、缩放）。
  • 插值（Interpolation）：
    系统自动计算关键帧之间的过渡状态（如从位置A到位置B的平滑移动）。

2.2 创建简单关键帧动画

  • 示例：立方体旋转动画：
      const animBox = new BABYLON.Animation("boxRotation",  // 动画名称"rotation.y",   // 目标属性（绕Y轴旋转）30,             // 帧率（每秒30帧）BABYLON.Animation.ANIMATIONTYPE_FLOAT, // 属性类型BABYLON.Animation.ANIMATIONLOOPMODE_CYCLE // 循环模式);// 定义关键帧const keyFrames = [{ frame: 0, value: 0 },          // 第0帧，旋转角度0{ frame: 30, value: Math.PI },   // 第30帧，旋转180度{ frame: 60, value: Math.PI * 2} // 第60帧，旋转360度];animBox.setKeys(keyFrames);  // 绑定关键帧box.animations = [animBox];  // 关联到物体scene.beginAnimation(box, 0, 60, true); // 播放动画（循环）

3. 缓动函数（Easing Functions）

3.1 缓动函数的作用

  • 定义：
    控制动画速度变化规律（如加速启动、减速停止）。

  • 常见类型

    • Linear（线性）：匀速运动。
    • EaseIn（加速）：动画开始时慢，逐渐加速。
    • EaseOut（减速）：动画结束时慢，逐渐减速。
    • Bounce（弹性）：模拟物理弹性效果（如球体落地弹跳）。

3.2 应用缓动函数

  • 代码示例：立方体弹性缩放：
      const animScale = new BABYLON.Animation("boxScale", "scaling", 30, BABYLON.Animation.ANIMATIONTYPE_VECTOR3, BABYLON.Animation.ANIMATIONLOOPMODE_CONSTANT);const keyFrames = [{ frame: 0, value: new BABYLON.Vector3(1, 1, 1) },  // 原始大小{ frame: 30, value: new BABYLON.Vector3(2, 2, 2) }  // 放大2倍];animScale.setKeys(keyFrames);animScale.setEasingFunction(new BABYLON.BounceEase()); // 弹性缓动box.animations.push(animScale);scene.beginAnimation(box, 0, 30, false); // 播放一次

4. 复杂动画：多属性联动与序列控制

4.1 同时控制位置、旋转、缩放

  • 代码示例：物体跳跃动画：
      // 创建位置动画（Y轴上下跳动）const animPos = new BABYLON.Animation(...);animPos.setKeys([{ frame: 0, value: new BABYLON.Vector3(0, 0, 0) },{ frame: 15, value: new BABYLON.Vector3(0, 3, 0) },{ frame: 30, value: new BABYLON.Vector3(0, 0, 0) }]);// 创建旋转动画（绕Z轴旋转）const animRot = new BABYLON.Animation(...);animRot.setKeys([{ frame: 0, value: 0 },{ frame: 30, value: Math.PI * 2 }]);// 同时播放两个动画scene.beginDirectAnimation(box, [animPos, animRot], 0, 30, true);

4.2 动画序列控制

  • 顺序播放与延迟触发：
      // 先播放缩放动画，再播放旋转动画scene.beginAnimation(box, 0, 30, false).onAnimationEnd = () => {scene.beginAnimation(box, 0, 60, true); // 旋转动画循环};

5. 实战任务

任务 1：实现角色跑步动画

  • 目标：通过关键帧控制角色四肢摆动和位移。

  • 步骤：

    1. 定义腿部与手臂的旋转关键帧。
    2. 同步身体的前进位移。
    3. 应用 SineEase 缓动模拟自然运动。

  • 代码要点：

      // 腿部摆动动画const legAnim = new BABYLON.Animation(...);legAnim.setEasingFunction(new BABYLON.SineEase());

任务 2：交互式动画（点击触发特效）

  • 目标：点击物体后播放爆炸粒子动画。
  • 代码要点：
      box.actionManager.registerAction(new BABYLON.ExecuteCodeAction(BABYLON.ActionManager.OnPickTrigger,() => {const particleSystem = new BABYLON.ParticleSystem(...);particleSystem.start(); // 播放粒子动画setTimeout(() => particleSystem.stop(), 1000); // 1秒后停止}));

6. 性能优化与常见问题

6.1 优化技巧

  • 合并动画轨道：减少独立动画数量，使用 beginDirectAnimation 批量处理。
  • 限制帧率：对非关键动画降低帧率（如从30帧/秒降至15帧/秒）。

6.2 常见问题

  • 问题1：动画卡顿
    • 原因：复杂场景中GPU负载过高。
    • 解决：启用层级细节（LOD），简化远处物体的动画。
  • 问题2：缓动效果不生效
    • 检查点：确认缓动函数正确绑定到动画对象：
      anim.setEasingFunction(new BABYLON.CircleEase()); // 正确方式

7. 总结与下一章预告

7.1 关键知识点回顾

  • 核心技能：关键帧定义、缓动函数选择、多动画联动、性能优化。
  • 扩展方向：
    • 骨骼动画：控制角色骨骼的复杂动作。
    • 动画状态机：通过逻辑管理动画切换（如 idle → run → jump）。
    • 物理动画混合：结合物理引擎实现更真实的运动（如布料模拟）。

7.2 下一章预告

  • 《物理引擎入门：重力、碰撞与刚体模拟》：集成 Cannon.js/Oimo.js，实现物理交互效果。

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