在本章中，你将学会用​​SwiftUI​​搭建一个粒子特效动画。

项目背景

近期某音上的粒子特效很火，一个中心点不断涌出各种颜色的粒子，形成一种炫彩缤纷的效果。

搜了网上很多资料，大多数都是AE的实现的动画，那在​​App​​上能不能实现这个效果呢？

说干就干。

项目搭建

首先，创建一个新的​​SwiftUI​​​项目，命名为​​ParticleEffects​​。

粒子运动

为了实现粒子动画效果，我们这里使用到的是​​GeometryEffect​​​几何效果函数，它可以实现​​Animatable​​​和​​ViewModifier​​这两个协议，来模拟关键帧动画。

// 粒子动画
struct ParticleMotion: GeometryEffect {
    func effectValue(size: CGSize) -> ProjectionTransform {
        <#code#>

上述代码是​​GeometryEffect​​​在​​SwiftUI​​​中的应用，当我们创建一个结构体​​ParticleMotion​​​遵循​​GeometryEffect​​​协议时，​​SwiftUI​​会自动帮助我们补全该协议所涵盖的必要代码。

我们可以看到在​​ParticleMotion​​​结构体中，​​SwiftUI​​​补充了一个方法​​effectValue​​​，它传入一个​​CGSize​​​类型的​​size​​​参数，返回​​ProjectionTransform​​投影变换效果。

在计算机图形学中，投影变换是把3D几何体转换成一种可作为二维图像渲染的方法。

然后我们声明几个必要变量来实现粒子运动动画，示例：

var time: Double
let v0: Double  = Double.random(in: 40...80)
let alpha: Double = Double.random(in: 0.0 ..< 2 * Double.pi)
let g = 15 * 9.81 

var animatableData: Double {
        get { time }
        set

粒子效果我们可以当作一种某一个视图随着重力场不断做布朗运动，简单来说就是做随机运动。

因此我们声明了一个​​Double​​​类型的参数​​time​​来作为时间，声明一个​​Double​​​类型的常量​​v0​​作为粒子的随机初始速度，声明了一个​​Double​​​类型的常量​​alpha​​作为粒子的随机投射角度，声明了一个常量​​g​​来作为重力，最后通过​​get​​​和​​set​​​说明计算属性​​time​​是可读写的。

通过上面声明好的参数，我们来实现投影变换运动，示例：

func effectValue(size: CGSize) -> ProjectionTransform {
        let dx = v0 * time * cos(alpha)
        let dy = v0 * sin(alpha) * time - 0.5 * g * time * time
        let affineTransform = CGAffineTransform(translationX: CGFloat(dx), y: CGFloat(-dy))
        return ProjectionTransform(affineTransform)
    }

上述代码中使用到的数学公式这里简单说明下，我们使用投影变换中的​​affineTransform​​​二维平面变换，这里的​​translationX​​​参数代表X轴平移系数为【​​随机的初始速度*时间*随机投射角度余弦角​​​】，​​Y轴​​​平移系数为【​​随机初始速度*随机投射角度正弦角*时间-0.5倍重力*时间平方​​】。

粒子运动主要使用的原理是随机的连续位置形变，来模拟重力场下的布朗运动。

粒子效果

完成粒子运动方法后，我们来完成粒子视图，首先我们需要使用到​​ViewModifier​​​属性修饰符来实现样式粒子效果，然后将​​ViewModifier​​属性修饰符赋予视图，示例：

//粒子视图

struct ParticleEffectView: ViewModifier {
    func body(content: Content) -> some View {
        <#code#>

上述代码中，我们声明了一个结构体​​ParticleEffectView​​​遵循​​ViewModifier​​协议。

然后创建了一个标准视图用来构建视图样式效果，我们还需要声明几个变量作为前期准备，示例：

let count: Int
let duration: Double = 2.0
@State var time: Double = 0.0

上述代码中，我们声明了一个​​Int​​​类型常量​​count​​​代表粒子数量，声明了一个​​Double​​​类型的常量duration来代表粒子持续时间，声明了一个​​Double​​​类型的变量​​time​​代表时间。

然后我们在粒子视图中构建样式，示例：

func body(content: Content) -> some View {
    let animation = Animation.linear(duration: duration).repeatForever(autoreverses: false)

    ZStack {
        ForEach(0 ..< count, id: \.self) { index in
            content
                .scaleEffect(CGFloat((duration - self.time) / duration))
                .modifier(ParticleMotion(time: self.time))
                .opacity((duration - self.time) / duration)
                .animation(animation.delay(Double.random(in: 0 ..< self.duration)))
                .blendMode(.plusLighter)
        }
        .onAppear {
            withAnimation {
                self.time

上述代码中，我们使用​​ForEach​​​循环根据粒子数量​​count​​​循环创建粒子，然后设置了粒子的​​scaleEffect​​​缩放效果，设置粒子的​​modifier​​​修饰为之前构建好的​​ParticleMotion​​​粒子运动，使用​​opacity​​​修饰符设置粒子的透明度，使用​​animation​​​修饰符设置了粒子的延迟动画，使用​​blendMode​​修饰符设置了粒子的进行叠加图像计算。

粒子视图

完成上述准备后，我们来正式构建视图部分内容。示例：

struct ContentView: View {
    var body: some View {
        ZStack {
            Color.black

            Image(systemName: "heart.fill")
                .foregroundColor(Color.red)
                .font(.system(size: 60))
                .modifier(ParticleEffectView(count: 100))

            Image(systemName: "heart.fill")
                .foregroundColor(Color.green)
                .font(.system(size: 60))
                .modifier(ParticleEffectView(count: 100))

            Image(systemName: "heart.fill")
                .foregroundColor(Color.blue)
                .font(.system(size: 60))
                .modifier(ParticleEffectView(count: 100))
        }
        .edgesIgnoringSafeArea(.all)
    }
}

上述代码中，我们构建了3个​​Image​​​图片，使用​​ZStack​​​层叠视图包裹在一起，每一个​​Image​​​图片都使用​​modifier​​​修饰符使用​​ParticleEffectView​​​粒子效果，最后整个​​背景颜色​​填充为黑色。

项目预览

恭喜你，完成了整个项目的全部内容！

快来动手试试吧。

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