Animar movimentos com física relacionada a objetos elásticos

O movimento baseado em física é realizado por força. A força elástica é uma das forças que guia a interatividade e o movimento. Ela tem as seguintes propriedades: amortecimento e rigidez. Em uma animação baseada em objetos elásticos, o valor e a velocidade são calculados pela força elástica aplicada em cada frame.

Se você quiser que as animações do seu app desacelerem em apenas uma direção, use uma animação de rolagem com desaceleração baseada em atrito.

Ciclo de vida de uma animação de mola

Em uma animação baseada em objetos elásticos, a classe SpringForce permite personalizar a rigidez da mola, a proporção de amortecimento e a posição final. Assim que a animação começa, a força elástica atualiza o valor e a velocidade da animação em cada frame. A animação continua até que a força elástica atinja um equilíbrio.

Por exemplo, se você arrastar um ícone do app pela tela e depois soltá-lo levantando seu dedo, o ícone voltará ao local original por uma força invisível, mas conhecida.

A Figura 1 demonstra um efeito de mola semelhante. O sinal de adição (+) no meio do círculo indica a força aplicada por meio de um gesto de toque.

Liberação da mola
Figura 1. Efeito de soltar a mola.

Criar uma animação de mola

As etapas gerais para criar uma animação de mola para seu aplicativo são as seguintes:

As seções a seguir discutem em detalhes as etapas gerais de como criar uma animação de mola.

Adicionar a Biblioteca de Suporte

Para usar a Biblioteca de Suporte baseada em física, é preciso adicioná-la ao seu projeto da seguinte forma:

  1. Abra o arquivo build.gradle para o módulo do seu app.
  2. Adicione a Biblioteca de Suporte à seção dependencies.

          dependencies {
              def dynamicanimation_version = "1.0.0"
              implementation 'androidx.dynamicanimation:dynamicanimation:$dynamicanimation_version'
          }
          

    Para ver as versões atuais dessa biblioteca, consulte as informações sobre Dynamicanimation na página de versões.

Criar uma animação de mola

A classe SpringAnimation permite criar uma animação de mola para um objeto. Para criar uma animação de mola, é necessário criar uma instância da classe SpringAnimation e fornecer um objeto, uma propriedade do objeto que você quer animar e uma posição final opcional da mola onde quer que a animação permaneça.

Observação: no momento da criação de uma animação de mola, a posição final é opcional. No entanto, isso precisa ser definido antes do início da animação.

Kotlin

    val springAnim = findViewById<View>(R.id.imageView).let { img ->
        // Setting up a spring animation to animate the view’s translationY property with the final
        // spring position at 0.
        SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y, 0f)
    }
    

Java

    final View img = findViewById(R.id.imageView);
    // Setting up a spring animation to animate the view’s translationY property with the final
    // spring position at 0.
    final SpringAnimation springAnim = new SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y, 0);
    

A animação baseada em mola pode animar visualizações na tela mudando as propriedades reais nos objetos de visualização. As visualizações a seguir estão disponíveis no sistema:

  • ALPHA: representa a transparência Alfa na visualização. O valor é 1 (opaco) por padrão, sendo que o valor 0 representa transparência total (não visível).
  • TRANSLATION_X, TRANSLATION_Y e TRANSLATION_Z: essas propriedades controlam onde a visualização está localizada como um delta a partir da coordenada esquerda, da coordenada superior e da elevação, que são definidas pelo contêiner de layout.
  • ROTATION, ROTATION_X e ROTATION_Y: essas propriedades controlam a rotação em 2D (propriedade rotation) e em 3D ao redor do ponto de rotação.
  • SCROLL_X e SCROLL_Y: essas propriedades indicam o deslocamento de rolagem da origem esquerda e da borda superior em pixels. Elas também indicam a posição com relação ao quanto a página é rolada.
  • SCALE_X e SCALE_Y: essas propriedades controlam o escalonamento 2D de uma visualização ao redor do ponto de rotação.
  • X, Y e Z: são propriedades utilitárias básicas para descrever o local final da visualização no contêiner.

Registrar listeners

A classe DynamicAnimation oferece dois listeners: OnAnimationUpdateListener e OnAnimationEndListener. Esses listeners ouvem as atualizações na animação, como quando há uma mudança no valor da animação e quando a animação termina.

OnAnimationUpdateListener

Quando você quiser animar várias visualizações para criar uma animação encadeada, configure OnAnimationUpdateListener para receber um callback sempre que houver mudanças na propriedade da visualização atual. O callback notifica a outra visualização para atualizar a posição da mola com base na mudança feita na propriedade da visualização atual. Para registrar o listener, siga estas etapas:

  1. Chame o método addUpdateListener() e anexe o listener à animação.

    Observação: é necessário registrar o listener de atualização antes que a animação comece. No entanto, registre o listener de atualização somente se você precisar de atualizações por frame sobre as mudanças de valor da animação. Um listener de atualização evita que a animação seja executada em uma linha de execução diferente.

  2. Modifique o método onAnimationUpdate() para notificar o autor da chamada sobre a mudança no objeto atual. A amostra de código a seguir ilustra o uso geral de OnAnimationUpdateListener.

Kotlin

    // Setting up a spring animation to animate the view1 and view2 translationX and translationY properties
    val (anim1X, anim1Y) = findViewById<View>(R.id.view1).let { view1 ->
        SpringAnimation(view1, DynamicAnimation.TRANSLATION_X) to
                SpringAnimation(view1, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y)
    }
    val (anim2X, anim2Y) = findViewById<View>(R.id.view2).let { view2 ->
        SpringAnimation(view2, DynamicAnimation.TRANSLATION_X) to
                SpringAnimation(view2, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y)
    }

    // Registering the update listener
    anim1X.addUpdateListener { _, value, _ ->
        // Overriding the method to notify view2 about the change in the view1’s property.
        anim2X.animateToFinalPosition(value)
    }

    anim1Y.addUpdateListener { _, value, _ -> anim2Y.animateToFinalPosition(value) }
    

Java

    // Creating two views to demonstrate the registration of the update listener.
    final View view1 = findViewById(R.id.view1);
    final View view2 = findViewById(R.id.view2);

    // Setting up a spring animation to animate the view1 and view2 translationX and translationY properties
    final SpringAnimation anim1X = new SpringAnimation(view1,
            DynamicAnimation.TRANSLATION_X);
    final SpringAnimation anim1Y = new SpringAnimation(view1,
        DynamicAnimation.TRANSLATION_Y);
    final SpringAnimation anim2X = new SpringAnimation(view2,
            DynamicAnimation.TRANSLATION_X);
    final SpringAnimation anim2Y = new SpringAnimation(view2,
            DynamicAnimation.TRANSLATION_Y);

    // Registering the update listener
    anim1X.addUpdateListener(new DynamicAnimation.OnAnimationUpdateListener() {

    // Overriding the method to notify view2 about the change in the view1’s property.
        @Override
        public void onAnimationUpdate(DynamicAnimation dynamicAnimation, float value,
                                      float velocity) {
            anim2X.animateToFinalPosition(value);
        }
    });

    anim1Y.addUpdateListener(new DynamicAnimation.OnAnimationUpdateListener() {

      @Override
        public void onAnimationUpdate(DynamicAnimation dynamicAnimation, float value,
                                      float velocity) {
            anim2Y.animateToFinalPosition(value);
        }
    });
    

OnAnimationEndListener

OnAnimationEndListener notifica o final de uma animação. É possível configurar o listener para receber callbacks sempre que a animação atingir o equilíbrio ou for cancelada. Para registrar o listener, siga estas etapas:

  1. Chame o método addEndListener() e anexe o listener à animação.
  2. Modifique o método onAnimationEnd() para receber uma notificação sempre que uma animação atingir o equilíbrio ou for cancelada.

Remover listeners

Para não receber mais callbacks de atualizações e de fim de animação, chame os métodos removeUpdateListener() e removeEndListener(), respectivamente.

Definir o valor inicial da animação

Para definir o valor inicial da animação, chame o método setStartValue() e transmita o valor inicial da animação. Se o valor inicial não for definido, a animação usará o valor atual da propriedade do objeto.

Definir intervalo de valores de animação

É possível definir os valores mínimo e máximo da animação para restringir o valor da propriedade a um determinado intervalo. Isso também ajudará a controlar o intervalo se você estiver animando propriedades que têm um intervalo intrínseco, como Alfa (de 0 a 1).

  • Para definir o valor mínimo, chame o método setMinValue() e transmita o valor mínimo da propriedade.
  • Para definir o valor máximo, chame o método setMaxValue() e transmita o valor máximo da propriedade.

Ambos os métodos retornam a animação para a qual o valor está sendo definido.

Observação: se você definiu o valor inicial e um intervalo de valores de animação, verifique se o valor inicial está dentro dos limites mínimo e máximo.

Definir a velocidade inicial

A velocidade inicial define a velocidade em que a propriedade muda no início da animação. O padrão dela é zero pixel por segundo, mas ela pode ser definida com a velocidade dos gestos de toque ou um valor fixo escolhido. Se você optar por informar um valor fixo, recomendamos definir o valor em dp por segundo e depois convertê-lo em pixels por segundo. A definição do valor em dp por segundo permite que a velocidade seja independente da densidade e dos formatos. Para mais informações sobre como converter o valor para pixels por segundo, consulte a seção Converter dp por segundo em pixels por segundo.

Para definir a velocidade, chame o método setStartVelocity() e transmita a velocidade em pixels por segundo. O método retorna o objeto de força elástica em que a velocidade está definida.

Observação: use os métodos de classe GestureDetector.OnGestureListener ou VelocityTracker para recuperar e calcular a velocidade dos gestos de toque.

Kotlin

    findViewById<View>(R.id.imageView).also { img ->
        SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y).apply {
            …
            // Compute velocity in the unit pixel/second
            vt.computeCurrentVelocity(1000)
            val velocity = vt.yVelocity
            setStartVelocity(velocity)
        }
    }
    

Java

    final View img = findViewById(R.id.imageView);
    final SpringAnimation anim = new SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y);
    …
    // Compute velocity in the unit pixel/second
    vt.computeCurrentVelocity(1000);
    float velocity = vt.getYVelocity();
    anim.setStartVelocity(velocity);
    

Converter dp por segundo em pixels por segundo

A velocidade de uma mola precisa ser definida em pixels por segundo. Se você optar por informar um valor fixo como o início da velocidade, defina o valor em dp por segundo e depois converta-o em pixels por segundo. Para a conversão, use o método applyDimension() da classe TypedValue. Consulte a seguinte amostra de código:

Kotlin

    val pixelPerSecond: Float =
        TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP, dpPerSecond, resources.displayMetrics)
    

Java

    float pixelPerSecond = TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP, dpPerSecond, getResources().getDisplayMetrics());
    

Definir propriedades da mola

A classe SpringForce define os métodos getter e setter para cada propriedade da mola, como a proporção de amortecimento e a rigidez. Para definir as propriedades da mola, é importante recuperar o objeto de força elástica ou criar uma força elástica personalizada em que você possa definir as propriedades. Para mais informações sobre como criar uma força elástica personalizada, consulte a seção Criar uma força elástica personalizada.

Dica: ao usar os métodos setter, você pode criar uma cadeia de métodos, já que todos os métodos setter retornam o objeto de força elástica.

Proporção de amortecimento

A proporção de amortecimento descreve uma redução gradual na oscilação da mola. Ao usar a taxa de amortecimento, é possível definir a rapidez com que as oscilações diminuem de uma oscilação para a próxima. Há quatro maneiras diferentes de amortecer uma mola:

  • O amortecimento excessivo ocorre quando a proporção é maior que um. Ele permite que o objeto retorne rapidamente à posição de repouso.
  • O amortecimento crítico ocorre quando a proporção é igual a um. Ele permite que o objeto retorne à posição de repouso no menor tempo possível.
  • O amortecimento insuficiente ocorre quando a proporção é inferior a um. Ele permite que o objeto ultrapasse várias vezes a posição de repouso, atingindo-a gradativamente em seguida.
  • O não amortecimento ocorre quando a proporção é igual a zero. Ele permite que o objeto oscile para sempre.

Para adicionar a proporção de amortecimento à mola, siga estas etapas:

  1. Chame o método getSpring() para recuperar a mola e adicionar a proporção de amortecimento.
  2. Chame o método setDampingRatio() e transmita a proporção de amortecimento que você quer adicionar à mola. O método retorna o objeto de força elástica em que a proporção de amortecimento é definida.

    Observação: a proporção de amortecimento precisa ser um número não negativo. Se você definir a proporção de amortecimento como zero, a mola nunca atingirá a posição de repouso. Em outras palavras, ele oscilará para sempre.

As seguintes constantes de proporção de amortecimento estão disponíveis no sistema:

Figura 2: oscilação alta

Figura 3: oscilação média

Figura 4: oscilação baixa

Figura 5: sem oscilação

A proporção de amortecimento padrão é definida como DAMPING_RATIO_MEDIUM_BOUNCY.

Kotlin

    findViewById<View>(R.id.imageView).also { img ->
        SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y).apply {
            …
            //Setting the damping ratio to create a low bouncing effect.
            spring.dampingRatio = SpringForce.DAMPING_RATIO_LOW_BOUNCY
            …
        }
    }
    

Java

    final View img = findViewById(R.id.imageView);
    final SpringAnimation anim = new SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y);
    …
    //Setting the damping ratio to create a low bouncing effect.
    anim.getSpring().setDampingRatio(SpringForce.DAMPING_RATIO_LOW_BOUNCY);
    …
    

Rigidez

A rigidez define a constante da mola, que mede a intensidade. Uma mola rígida aplica mais força ao objeto fixado quando não está na posição de repouso. Para adicionar rigidez à mola, siga estas etapas:

  1. Chame o método getSpring() para recuperar a mola e adicionar rigidez.
  2. Chame o método setStiffness() e transmita o valor de rigidez que você quer adicionar à mola. O método retorna o objeto de força elástica em que a rigidez está definida.

    Observação: a rigidez precisa ser um número positivo.

As seguintes constantes de rigidez estão disponíveis no sistema:

Figura 6: rigidez alta

Figura 7: rigidez média

Figura 8: rigidez baixa

Figura 9: rigidez muito baixa

A rigidez padrão é definida como STIFFNESS_MEDIUM.

Kotlin

    findViewById<View>(R.id.imageView).also { img ->
        SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y).apply {
            …
            //Setting the spring with a low stiffness.
            spring.stiffness = SpringForce.STIFFNESS_LOW
            …
        }
    }
    

Java

    final View img = findViewById(R.id.imageView);
    final SpringAnimation anim = new SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y);
    …
    //Setting the spring with a low stiffness.
    anim.getSpring().setStiffness(SpringForce.STIFFNESS_LOW);
    …
    

Criar uma força elástica personalizada

Você pode criar uma força elástica personalizada como alternativa ao uso da força elástica padrão. A força elástica personalizada permite compartilhar a mesma instância de força elástica em várias animações. Depois de criar a força elástica, é possível definir propriedades como a proporção de amortecimento e a rigidez.

  1. Crie um objeto SpringForce.

    SpringForce force = new SpringForce();

  2. Atribua as propriedades chamando os respectivos métodos. Você também pode criar uma cadeia de métodos.

    force.setDampingRatio(DAMPING_RATIO_LOW_BOUNCY).setStiffness(STIFFNESS_LOW);

  3. Chame o método setSpring() para definir a mola da animação.

    setSpring(force);

Iniciar animação

Há duas maneiras de iniciar uma animação de mola: chamando o método start() ou o animateToFinalPosition(). Os dois métodos precisam ser chamados na linha de execução principal.

O método animateToFinalPosition() é responsável por estas duas tarefas:

  • Definir a posição final da mola.
  • Iniciar a animação, se ela não tiver sido iniciada.

Como o método atualiza a posição final da mola e inicia a animação se necessário, você pode chamar esse método a qualquer momento para mudar o curso de uma animação. Por exemplo, em uma animação de mola encadeada, a animação de uma visualização depende de outra visualização. Para esse tipo de animação, é mais conveniente usar o método animateToFinalPosition(). Ao usar esse método em uma animação de mola encadeada, você não precisa se preocupar se a animação que quer atualizar em seguida está ou não em execução no momento.

A Figura 10 ilustra uma animação de mola encadeada, em que a animação de uma visualização depende de outra.

Demonstração de mola encadeada
Figura 10. Demonstração de mola encadeada.

Para usar o método animateToFinalPosition(), chame o método animateToFinalPosition() e transmita a posição de repouso da mola. Você também pode definir a posição de repouso da mola chamando o método setFinalPosition().

O método start() não define o valor da propriedade para o valor inicial de imediato. O valor da propriedade muda a cada pulso da animação, o que acontece antes da passagem do desenho. Como resultado, as mudanças são refletidas no frame seguinte, como se os valores fossem definidos imediatamente.

Kotlin

    findViewById<View>(R.id.imageView).also { img ->
        SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y).apply {
            …
            //Starting the animation
            start()
            …
        }
    }

    

Java

    final View img = findViewById(R.id.imageView);
    final SpringAnimation anim = new SpringAnimation(img, DynamicAnimation.TRANSLATION_Y);
    …
    //Starting the animation
    anim.start();
    …
    

Cancelar animação

Você pode cancelar ou pular para o final da animação. A situação ideal em que é necessário cancelar ou pular para o final da animação é quando uma interação do usuário exige que a animação seja encerrada imediatamente. Isso ocorre principalmente quando o usuário sai de um app de maneira repentina ou quando a visualização se torna invisível.

Há dois métodos que você pode usar para encerrar a animação. O método cancel() encerra a animação no valor em que está. O método skipToEnd() pula a animação para o valor final e depois a encerra.

Antes de encerrar a animação, é importante verificar primeiro o estado da mola. Se o estado não for amortecido, a animação nunca atingirá a posição de repouso. Para verificar o estado da mola, chame o método canSkipToEnd(). Se a mola estiver amortecida, o método retornará true. Caso contrário, ele retornará false.

Depois de saber o estado da mola, você pode encerrar uma animação usando o método skipToEnd() ou o cancel(). O método cancel() precisa ser chamado apenas na linha de execução principal.

Observação: em geral, o método skipToEnd() causa um salto visual.