探秘神奇的运动路径动画 Motion Path

CSS 中有一个非常有意思的模块 -- CSS Motion Path Module Level 1^[1]，翻译过来也就是运动路径。本文将对 motion path 一探究竟，通过本文，你可以了解到：

• 什么是 CSS motion path
• 使用 CSS motion path 制作简单路径动画
• 使用 CSS motion path 制作复杂路径动画

什么是 CSS Motion Path 运动路径？

什么是 CSS Motion Path 运动路径？利用这个规范规定的属性，我们可以控制元素按照特定的路径进行位置变换的动画。并且，这个路径可以是非常复杂的一条路径。

在进一步介绍 CSS Motion Path 之前，我们先看看使用传统的 CSS 的能力，我们如何实现路径动画。

CSS 传统方式实现直线路径动画

在之前，我们希望将一个物体从 A 点直线运动到 B 点，通常而言可以使用 transform: translate()、top | left | bottom | right 或者 是 margin 之类的可以改变物体位置的属性。

简单的一个 Demo：

<div>

div {
    width: 60px;
    height: 60px;
    background: #000;
    animation: move infinite 1s alternate linear;
}
@keyframes move {
    100% {
        transform: translate(100px, 100px);
    }
}

对于简单的从 A 点直线运动到 B 点的效果如下：

CSS 传统方式实现曲线路径动画

当然，CSS 也可以实现一些简单的曲线路径动画的。如果我们希望从 A 点运动到 B 点走的不是一条直线，而是一条曲线，该怎么做呢？

对于一些简单的圆弧曲线路径，还是可以借助一些巧妙的办法实现的，看看下面这个例子。

这次，我们使用了两个元素，子元素是希望被曲线运动的小球，但是实际上我们是通过设定了父元素的 transform-origin，让父元素进行了一个 transform: rotate() 的运动带动了子元素的小球：

<div class="g-container">
    <div class="g-ball"></div>
</div>

.g-container {
    position: relative;
    width: 10vmin;
    height: 70vmin;
    transform-origin: center 0;
    animation: rotate 1.5s infinite alternate;
}
.g-ball {
    position: absolute;
    width: 10vmin;
    height: 10vmin;
    border-radius: 50%;
    background: radial-gradient(circle, #fff, #000);
    bottom: 0;
    left: 0;
}
@keyframes rotate {
    100% {
        transform: rotate(90deg);
    }
}

为了方便理解，在运动的过程中，我让父元素的轮廓显现出来：

这样，我们算是勉强得到了一个非直线路径运动动画，它的实际运动轨迹是一条曲线。

然而，这基本上是之前 CSS 能做到的极限了，使用纯 CSS 的方法，没办法实现更复杂的路径动画，譬如下面这样一条路径动画：

直到现在，我们有了一种更为强大的专门做这个事情的规范，也就是本文的主角 -- CSS Motion Path。

CSS Motion Path 实现直线路径动画

CSS Motion Path 规范主要包含以下几个属性：

• offset-path：接收一个 SVG 路径（与 SVG 的path、CSS 中的 clip-path 类似），指定运动的几何路径
• offset-distance：控制当前元素基于 offset-path 运动的距离
• offset-position：指定 offset-path 的初始位置
• offset-anchor：定义沿 offset-path 定位的元素的锚点。这个也算好理解，运动的元素可能不是一个点，那么就需要指定元素中的哪个点附着在路径上进行运动
• offset-rotate：定义沿 offset-path 定位时元素的方向，说人话就是运动过程中元素的角度朝向

下面，我们使用 Motion Path 实现一个简单的直线位移动画。

<div>

div {
    width: 60px;
    height: 60px;
    background: linear-gradient(#fc0, #f0c);
    offset-path: path("M 0 0 L 100 100");
    offset-rotate: 0deg;
    animation: move 2000ms infinite alternate ease-in-out;
}
@keyframes move {
    0% {
        offset-distance: 0%;
    }
    100% {
        offset-distance: 100%;
    }
}

offset-path 接收一个 SVG 的 path 路径，这里我们的路径内容是一条自定义路径 path("M 0 0 L 100 100")，翻译过来就是从 0 0 点运动到 100px 100px 点。

offset-path 接收一个 SVG 路径，指定运动的几何路径。与 SVG 的path、CSS 中的 clip-path 类似，对于这个 SVG Path 还不太了解的可以戳这里先了解下 SVG 路径内容：SVG 路径^[2]

我们会得到如下结果：

通过控制元素的 offset-distance 从 0% 变化到 100% 进行元素的路径动画。

当然，上述的动画是最基本的，我可以充分利用 path 的特性，增加多个中间关键帧，稍微改造下上述代码：

div {
    // 只改变运动路径，其他保持一致
    offset-path: path("M 0 0 L 100 0 L 200 0 L 300 100 L 400 0 L 500 100 L 600 0 L 700 100 L 800 0");
    animation: move 2000ms infinite alternate linear;
}
@keyframes move {
    0% {
        offset-distance: 0%;
    }
    100% {
        offset-distance: 100%;
    }
}

这里最主要还是运用了 path 中的 L 指令，得到了如下图这样一条直线路径：

最终的效果如下，与利用 transform: translate() 添加多个关键帧类似：

完整的 Demo 你可以戳这里：CodePen Demo -- CSS Motion Path Demo^[3]

CSS Motion Path 实现曲线路径动画

上面的运动轨迹都是由直线构成，下面我们看看如何使用 CSS Motion Path 实现曲线路径动画。

其实原理还是一模一样，只需要在 offset-path: path() 中添加曲线相关的路径即可。

在 SVG 的 Path 中，我们取其中一种绘制曲线的方法 -- 贝塞尔曲线，譬如下述这条 path，其中的 path 为 d="M 10 80 C 80 10, 130 10, 190 80 S 300 150, 360 80"：

<svg width="400" height="160" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M 10 80 C 80 10, 130 10, 190 80 S 300 150, 360 80" stroke="black" fill="transparent"/>
</svg>

对应这样一条连续的贝塞尔曲线：

将对应的路径应用在 offset-path: path 中：

<div>

div:nth-child(2) {
    width: 40px;
    height: 40px;
    background: linear-gradient(#fc0, #f0c);
    offset-path: path('M 10 80 C 80 10, 130 10, 190 80 S 300 150, 360 80');
}
@keyframes move {
    0% {
        offset-distance: 0%;
    }
    100% {
        offset-distance: 100%;
    }
}

可以得到如下运动效果：

可以看到，元素是沿着贝塞尔曲线的路径进行运动的，并且，由于这次没有限制死 offset-rotate，元素的朝向也是跟随路径的朝向一直变化的。（可以联想成开车的时候，车头一直跟随道路会进行变化的，带动整个车身的角度变化）

完整的 Demo 你可以戳这里：CodePen Demo -- CSS Motion Path Demo^[4]

理解 offset-anchor 运动锚点

OK，那么接下来，我们再看看 offset-anchor 如何理解。

还是上述的 DEMO，我们把小正方形替换成一个三角形，并且把运动的曲线给画到页面上，像是这样：

其中，三角形是通过 clip-path 实现的：

    width: 40px;
    height: 40px;
    clip-path: polygon(0 0, 100% 50%, 0 100%);
    background: linear-gradient(#fc0, #f0c);

通常而言，沿着曲线运动的是物体的中心点（类比 transform-origin），在这里，我们可以通过 offset-anchor 改变运动的锚点，譬如，我们希望三角形的最下方沿着曲线运动：

.ball {
    width: 40px;
    height: 40px;
    clip-path: polygon(0 0, 100% 50%, 0 100%);
    offset-path: path('M 10 80 C 80 10, 130 10, 190 80 S 300 150, 360 80');
    offset-anchor: 0 100%;
    background: linear-gradient(#fc0, #f0c);
    animation: move 3000ms infinite alternate linear;
}
@keyframes move {
    0% {
        offset-distance: 0%;
    }
    100% {
        offset-distance: 100%;
    }
}

经过实测，Can i use 上写着 offset-anchor 属性的兼容性在为 Chrome 79+、Firefox 72+，但是实际只有 Firefox 支持，Chrome 下暂时无法生效~

完整的 Demo 你可以戳这里：CodePen Demo -- CSS Motion Path offset-anthor Demo^[5]

运用 Motion Path 制作动画效果

OK，上面我们基本把原理给过了一遍，下面我们就看看，运用 Motion Path，可以在实践中如何运用。

利用 Motion Path 制作按钮效果

利用运动路径，我们可以制作一些简单的按钮点击效果。在之前，我在 CodePen 上见到过这样一种按钮点击效果：

其原理是运用了 background-radial 去生成每一个小圆点，通过控制 background-position 控制小圆点的位移，详细的 Demo 代码你可以戳这里：

CodePen Demo -- Bubbly button (Design by Gal Shir)^[6]

但是小圆点的运动路径基本上都是直线，运用本文的 Motion Path，我们也可以实现一些类似的效果，核心代码如下，HTML 这里我们使用了 Pug 模板，CSS 使用了 SASS：

.btn
  -for(var i=0; i<60; i++)
    span.dot

.btn {
  position: relative;
  padding: 1.5rem 4.5rem;
}
.btn .dot {
  position: absolute;
  width: 4px;
  height: 4px;
  
  @for $i from 1 through $count { 
    &:nth-child(#{$i}) {
        top: 50%;
        left: 50%;
        transform: translate3d(-50%, -50%, 0) rotate(#{360 / $count * $i}deg);
      }
  }
  
  &::before {
    content: "";
    position: absolute;
    top: 0;
    left: 0;
    width: 4px;
    height: 4px;
    border-radius: 50%;
    offset-path: path("M0 1c7.1 0 10.7 2 14.3 4s7.1 4 14.3 4 10.7-2 14.3-4 7.2-4 14.3-4 10.7 2 14.3 4 7.1 4 14.3 4 10.7-2 14.3-4 7.1-4 14.3-4 10.7 2 14.3 4 7.1 4 14.3 4 10.7-2 14.3-4 7.1-4 14.3-4 10.7 2 14.3 4 7.1 4 14.3 4");
    offset-distance: 0;
  }
}

.btn.is-animating:active .dot:nth-child(4n+1)::before {
  animation: dot var(--animation-time) var(--animation-timging-function);
}
.btn.is-animating:active .dot:nth-child(4n+2)::before {
  border: 1px solid var(--color-primary);
  background: transparent;
  animation: dot var(--animation-time) var(--animation-timging-function) 0.1s;
}
.btn.is-animating:active .dot:nth-child(4n+3)::before {
  animation: dot var(--animation-time) var(--animation-timging-function) 0.2s;
}
.btn.is-animating:active .dot:nth-child(4n)::before {
  border: 1px solid var(--color-primary);
  background: transparent;
  animation: dot var(--animation-time) var(--animation-timging-function) 0.3s;
}

@keyframes dot {
  0% {
    offset-distance: 0%;
    opacity: 1;
  }
  90% {
    offset-distance: 60%;
    opacity: .5;
  }
  100% {
    offset-distance: 100%;
    opacity: 0;
  }
}

别看代码多有一点点复杂，但是不难理解，本质就是给每个子元素小点点设置同样的 offset-path: path()，给不同分组下的子元素设定不同的旋转角度，并且利用了动画延迟 animation-delay 设定了 4 组同时出发的动画。

这里我们的轨迹 path 不是直线，效果如下：

完整的代码你可以戳这里：

CodePen Demo -- Button Animation with CSS Offset Paths^[7]

利用 Motion-Path 绘制地图路径寻路动画

这个也是非常实用的，现在我们可以完全利用 CSS Motion-Path 实现地图上的寻路动画：

该 Demo 源自 Ahmad Emran，完整的代码你可以戳这里：

CodePen Demo -- CodePen Home Animation with offset-path | Only Using CSS & HTML^[8]

利用 Motion-Path 绘制路径动画

又或者，我们利用 Path 能绘制任意路径的特性，实现各种我们想要的路径，譬如加入购物车的抛物线，或者各类运动轨迹，都不在话下，这里再提供一个 Demo：

CodePen Demo -- CSS Motion Path offset-path animation^[9]

Can i Use - Motion-Path

来看看 Motion-Path 目前的兼容性如何？截止至 2021-04-27。

Can i Use - Motion-Path^[10]：

目前而言，除去 IE 浏览器，就等待 Safari 何时能够兼容了，具体是否使用，还需要根据目标群体浏览器使用情况进行取舍。

最后

好了，本文到此结束，介绍了运动路径动画 Motion Path，并且利用它实现了一些以往无法简单实现的路径动画效果，希望对你有帮助 :)

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参考资料