詳解為什麼iOS是最順暢的系統 - 手機討論

ps.本文轉錄自it之家的it圈子 非新聞
轉錄者註:時常看到手機板有各種吵為甚麼iOS比較順的問題，卻沒有人能提出證據性的解
釋，希望透過這篇文章能讓大家來瞭解這兩大作業系統中，iOS的優勢在哪裡，並讓大家更
能體會使用者體驗的重要性。
另外，因為內容繁多，會跟原作者一樣分為上下篇發文。

https://quan.ithome.com/0/655/094.htm
https://quan.ithome.com/0/655/841.htm
部分詞語修改為台灣用語
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本文章並不是吹蘋果iOS相比Android有多好，而是使用iOS為例子，談一談對於手機系統而
言何謂順暢。為了直觀的展示iOS的動畫效果，本文章使用了不少GIF，載入需要時間，我
(原作者)在這兒提前感謝各位讀者的耐心等待。

近幾年來，隨著中國手機品牌如華為、小米日漸成熟，開發者們設計系統不再一味追求功
能強大，而開始在審美、互動以及過渡動畫上下功夫。得"益"於廠商們大力度地營銷，就
算是不太關心數碼的吃瓜網友，對"非線性動畫" "高刷新率"等名詞也有所耳聞；但也正
因為營銷，沒有深入了解過手機系統的使用者，甚至一些數碼博主，開始把"非線性動畫"
和"順暢"劃等號，引發無數"爭論"。

https://qimg.ithome.com/image/2020/06/06/6372704726598614748857353.png

何謂順暢？這個概念就和"全螢幕"一樣，我們可以感性地將"全螢幕"定義為"好像手裡握
著一塊玻璃"，但很難給予一個量化的描述。我說蘋果iOS比華為EMUI順暢，如果單單是"
憑感覺"，那免不了使用者們各執一詞的互噴，而廠商也無法從批評中學到任何東西。

本文參考了WWDC2018 的相關演講，試圖從三個維度衡量手機系統的順暢度：
1.動畫設計：同為非線性，同為60幀，為什麼動畫的觀感有差異？
2.互動方式：全面屏時代，手勢操作和Home鍵/三大金剛鍵有何區別？
3.符合直覺：過分華麗的動畫使人眼花，如何兼顧觀感和使用者體驗？

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Part One: 動畫設計-擬物，可不止圖示

我們知道，在手機螢幕裡飛來飛去的App，並不是真的在手機裡運動，而是手機系統在短
時間內顯示多張不同的圖片，讓觀者產生"它在運動"的錯覺。連續播放的靜止畫面+肉眼
的視覺殘留， "動畫"就產生了。

▼ 動圖，翻書動畫
https://9.blog.xuite.net/9/7/c/e/17497449/blog_814112/txt/24143468/0.gif
(轉錄者註:原圖的動畫連結失聯了，因此以其他GIF取代)

在固定時間內，一段動畫展示的靜止畫面越多，它造成的肉眼錯覺就越強，對觀者而言就
越順暢。我們把1秒內播放的畫面數量稱為"幀率"，主流顯示器的60幀，即指"1秒內展示
60個畫面"來構成動畫效果。那麼兩段幀率相同的動畫，它們帶給觀者的流暢感是相同的
嗎？請看下面的例子。

▼ 動圖，兩個以不同速度運動的小球
https://i.imgur.com/8vSNuve.gif

儘管兩個小球的幀率相同，速度較慢的小球，其軌跡與動效都十分細膩；而速度較快的小
球，則在運動時產生了撕裂感，好像是一頓一頓地前進。這是為什麼？當我們記錄下小球
經過的各個位置，背後的原因就顯現了。

https://i.imgur.com/yKtA5WE.png

速度快的小球，兩幀之間的變化太大，球的殘影甚至不重疊，對眼睛而言就像跳躍一樣；
而速度慢的小球，兩幀之間的變化較小，對眼睛而言更加舒適。

手機動畫自然沒有小球來回運動這麼簡單，但想讓動畫順暢，原理是不變的：幀與幀之間
的變化不能太大，否則同樣的幀率，你的動畫就會變卡。以主畫面打開App的縮放動畫為
例，各位覺得哪個更順流暢？

▼ 動圖，兩種IT 之家的打開動畫
(轉錄者註:該動畫連結已失效)

‧第一種動畫將App視窗變形成桌面圖示的大小，然後展開成完整的App視窗；
‧第二種動畫維持App視窗的原始比例，逐漸從小窗變成大窗。

動畫一雖華麗但卡頓，動畫二雖普通但流暢，理由同上：直接從圖示大小展開成完整視窗
，每幀之間的變化太大，有撕裂感。從系統設計的角度出發，顯然動畫一是符合需求的（
許多安卓OS用的就是它），畢竟App圖示是正方形且面積小，手機螢幕是長方形且面積大
，畫面變形、大小劇變似乎是不可避免的問題。我們看看蘋果iOS是如何處理該動畫的：

https://i.loli.net/2020/06/06/gZXbaC8neTY2Qd5.gif
第一步， App的圖示會變形成與iPhone螢幕長寬比相近的長方形。
https://i.imgur.com/2ZKG2IX.jpg

值得注意的是，圖示的變形並不是簡單的拉伸，而是給原圖示加入"下巴"以調整長寬比。
若是直接把圖示拉成長方形，則會變得很醜。

▼ 某UI 簡單粗暴地圖示拉伸
https://i.imgur.com/ZWst9Rf.jpg

▼ 蘋果iOS 會給非純色的圖示加入匹配的"下巴"
https://i.imgur.com/WiHQoX0.jpg
(轉錄者註:蘋果這真的猛....)

第二步，因為App圖示已經變形，App介面能以原始長寬比逐漸顯示在圖示之上。
https://i.imgur.com/Nnuc3jY.png

▼當App視窗完全顯示時，其面積已經充斥1/4螢幕了，因此之後的縮放不會因為變化率太
大而產生撕裂感。為了讓App視窗盡量大些，蘋果還用一個遮罩隱藏了部分內容，使得視
窗實際大小比看到的還大。
https://i.imgur.com/o0RvFJ0.png

第三步， App視窗完全充滿手機螢幕。除了App內容在慢慢放大外，遮擋窗口的遮罩也在
不斷拉長，逐漸顯示出完整的App。一切，都是為了讓幀與幀間的變化不至於太大，最後
造就細膩的動畫。
https://i.imgur.com/o0RvFJ0.png

雖然如此，iOS的動畫只能算"精緻"，還算不上"順暢"。我們來回顧下"非線性動畫"的概
念。這裡使用高中物理課常用的"位置—時間"圖片，即xt圖，來直觀展示線性的"線"究竟
指什麼：

https://i.imgur.com/xCDQ6sv.png
‧ 1號是一條逐漸趨於水平的曲線，代表物體做減速運動，到達終點時速度剛好為零；
‧ 2號是一條折線，代表物體先做勻速直線運動，到達終點時速度突然歸零。

我們稱第1種運動是"非線性"的，因為它在"位置—時間"圖中並非直線，而是連續變化的
曲線。禍害無數學子的數學家萊布尼茨說過（雖然是錯誤的）：

"大自然沒有跳躍。 Nature Does Not Make Jumps."

顯然，線性運動在真實情況下不可能實現，折線的彎折處實際上還是曲線，因為速度減到
0，無論如何是一個漸變的過程。但在程式碼組成的3C產品中，線性運動是可以實現的，
而且在Android OS的動畫中廣泛出現。打開一個App，圖示以勻速直線運動放大，然後運動
突然停止，十分生硬。

問題是，只要是曲線，我們都稱為"非線性"運動，但曲線的類型是無窮無盡的，合理的曲
線造就完美的動畫，怪異的曲線還不如直線。

https://i.imgur.com/x0klHxw.png

蘋果是如何設計非線性動畫的曲線的？iOS從擬物發跡，之後經歷了扁平化的洗禮，似乎
與擬物漸行漸遠。但是，iOS的動畫卻從未離開過現實中的物體，所有動畫曲線都使用了"
彈簧"這一物理模型作為參照，通過"彈力"讓手機系統變得流暢。
https://i.imgur.com/ZLvlU4l.png

‧彈簧的運動端是將要運動的物體；
‧彈簧的固定端是物體運動的終點；
‧整個彈簧系統處在水平面上；

通過調節彈簧的鬆緊程度、物體的質量以及系統中的阻力，我們能得到無數種運動曲線，
但每一種都不違和：因為它們都遵循著同一條物理法則（胡克定律），且完全符合人類在
現實生活中培養起來的物理直覺。

▼設置阻力為極大，物體運動到終點即停止，不會來回彈；
https://i.imgur.com/IXULcJc.png

▼設置阻力為極小，物體到達終點後會過衝，並處在震蕩之中；
https://i.imgur.com/lOMDX63.png


這些個"彈簧"具體對應了蘋果iOS 的哪些動畫呢？（大量動圖預警）

首先是主畫面與系統：
▼ 輕輕地返回主畫面
https://i.imgur.com/6W566ir.gif

▼ 用力返回主畫面
https://i.imgur.com/QlW57sE.gif

▼ 系統中幾乎所有可互動的元素都有彈性
https://i.imgur.com/3zy8iqj.gif

得益於蘋果嚴苛而統一的設計語言，"彈簧"動畫也充斥著第三方App。所有iOS 的列表都
自帶彈力，很直觀的反映了"列表已到頭"的訊息：
https://i.imgur.com/OBeAIau.gif

用心的開發者也會調用iOS 的動畫API，打磨App 的細節：
▼ 輕輕下拉選單
https://i.imgur.com/lobVFb9.gif

▼ 用力下拉選單
https://i.imgur.com/yfGgqix.gif

講到這兒，我相信各位對"順暢"有了更深的理解。幀率越高，系統就越順暢？並不，這要
看你在每一幀畫面中填入了什麼內容；動畫越花，系統就越順暢？並不，這取決於你的運
動軌跡是如何設計的。蘋果iOS的動畫看似複雜，其實僅僅遵循著現實生活中最簡單的原
理：彈性。通過胡克定律，iOS將各種動效整合在一起，既融入了系統，也融入了第三方
App開發的準則中，使使用者體驗連貫一致。這正應了蘋果首席設計師喬納森的那句話：

真正的簡約絕不是刪繁就簡，而是在紛繁中建立秩序。
True simplicity is derived from so much more than just the absence of clutter
and ornamentation. It's about bringing order to complexity.

—(原作者)上篇總結—

本來想在一個文章裡把"動畫設計" "互動"和"符合直覺"三個方面都講完，但沒想到
一個部分就能講出這麼多內容。如果各位對這個主題有興趣的話，我將繼續寫好剩下兩個
部分。再強調下，本文只是以iOS為例，探討手機系統的順暢性可以如何衡量，不針對特
定品牌也沒有任何貶低的意思。希望普通使用者和開發者都能從本文中得到啟發！

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轉錄者心得:
其實在120Hz手機螢幕出現後，我自己也有去體驗過。雖然看起來更順了，但比起手中的
iOS手機來說總是感覺少了甚麼。看完本文就解惑了，因為iOS的動畫是以彈簧這個基礎來
設計，且原作者提到的一點就是:每幀畫面中的內容變化，造就動畫是否順暢。

這點其實我很有感觸，以前我還在用ZenFone 3的時候，拿朋友的iPhone 5s來比較，還是
會有5s比較順暢的感覺。我以前拿的Android手機，我都會把動畫改成1.5x，當時是因為
看起來比較順暢，但我想原理應該跟這篇一樣:因為每幀差距較小，所以看起來才會比較順。

其實非線性動畫不難發覺，Windows中也有用到:
https://i.imgur.com/In3JDOP.gif
仔細看這個視窗，是一個ease out的動畫

好了 我的筆電快沒電了 等等有電繼續發

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一天老婆跟我說她無聊，想讓我帶她找點刺激的事做做。我說，要不我們去吃霸王餐怎麼
樣？老婆開心的說好啊好啊。於是點完菜，我們找了一個靠門的位置坐下，趁她去洗手間
的時候，我偷偷把帳結了。她回來後開始吃飯，吃得差不多了，我悄聲問她，準備好沒有
。老婆激動的點點頭，然後我就拉著她跑了出來，一路上，老婆笑得好開心。

其實老婆也付了一遍。老闆想：每天都能碰到這樣浪漫的人就好了。

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