為什麼iOS是目前最流暢的移動係統？

近幾年來，隨著國內手機品牌如華為、小米日漸成熟，開發者們設計係統不再一味追求功能強大，而開始在審美、交互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係統的用戶，甚至一些數碼博主，開始把"非線性動畫"和"流暢"劃等號，引發無數"罵戰"。

何謂流暢？這個概念就和"全麵屏"一樣，我們可以感性地將"全麵屏"定義為"好像手裏握著一塊玻璃"，但很難給予一個量化的描述。我說蘋果 iOS 比華為 EMUI 流暢，如果單單是"憑感覺"，那評論區免不了用戶們各執一詞的互噴，而廠商也無法從批評中學到任何東西。

本帖參考了WWDC2018 的相關演講，試圖從三個維度衡量手機係統的流暢度：

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. 交互方式：全麵屏時代，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，如何兼顧觀感和用戶體驗？

Part One.⎡動畫設計：擬物，可不止圖標⎦

我們知道，在手機屏幕裏飛來飛去的 App，並不是真的在手機裏運動，而是手機係統在短時間內展示多張不同的圖像，讓觀者產生"它在運動"的錯覺。連續播放的靜止畫麵 + 肉眼的視覺殘像，"動畫"就產生了。

▼ 動圖，翻書動畫

在固定時間內，一段動畫展示的靜止畫麵越多，它造成的肉眼錯覺就越強，對觀者而言就越流暢。我們把 1 秒內播放的畫麵數量稱為"幀率"，主流顯示器的 60 幀，即指"1 秒內展示 60 個畫麵"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？請看下麵的例子。

▼ 動圖，兩個以不同速度運動的小球

盡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，則在運動時產生了割裂感，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。

速度快的小球，兩幀之間的變化太大，球的殘像甚至不重疊，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，但想讓動畫流暢，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。以主屏幕打開 App 的縮放動畫為例，各位覺得哪個更流暢？

▼ 動圖，兩種 IT 之家的打開動畫

• 第一種動畫將 App 窗口變形成桌麵圖標的大小，然後展開成完整的 App 窗口；

• 第二種動畫維持 App 窗口的原始比例，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：直接從圖標大小展開成完整窗口，每幀之間的變化太大，有割裂感。從係統設計的角度出發，顯然動畫一是符合需求的（許多安卓 OS 用的就是它），畢竟 App 圖標是正方形且麵積小，手機屏幕是長方形且麵積大，畫麵變形、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：

第一步，App 的圖標會變形成與 iPhone 屏幕長寬比相近的長方形。

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

▼ 某 UI 簡單粗暴地圖標拉伸

▼ 蘋果 iOS 會給非純色的圖標加入匹配的"下巴"

第二步，因為 App 圖標已經變形，App 界麵能以原始長寬比逐漸顯示在圖標之上。

▼ 當 App 窗口完全顯示時，其麵積已經充斥 1/4 屏幕了，因此之後的縮放不會因為變化率太大而產生割裂感。為了讓 App 窗口盡量大些，蘋果還用一個遮罩隱藏了部分內容，使得窗口實際大小比看到的還大。

第三步，App 窗口完全填充手機屏幕。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。

僅是如此，iOS 的動畫隻能算"精致"，還算不上"流暢"。我們來回顧下"非線性動畫"的概念。這裏使用高中物理課常用的"位置 — 時間"圖象，即 x-t 圖，來直觀展示線性的"線"究竟指什麼：

• 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，線性運動在現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。但在代碼構成的電子設備中，線性運動是可以實現的，而且在安卓 OS 的動畫中廣泛存在。打開一個 App，圖標以勻速直線運動放大，然後運動突然停止，十分生硬。

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

蘋果是如何設計非線性動畫的曲線的？iOS 從擬物發跡，之後經曆了扁平化的洗禮，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"讓手機係統變得流暢。

• 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；

• 整個彈簧係統處在水平麵上；

通過調節彈簧的鬆緊程度、物體的質量以及係統中的阻力，我們能得到無數種運動曲線，但每一種都不違和：因為它們都遵守著同一條物理法則（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；

▼ 設置阻力為極小，物體到達終點後會過衝，並處在震蕩之中；

這些個"彈簧"具體對應了蘋果 iOS 的哪些動畫呢？

首先是主屏幕與係統：

▼ 輕輕返回主屏幕

▼ 用力返回主屏幕

▼ 係統中幾乎所有可交互的元素都有彈性

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：

用心的開發者也會調用 iOS 的動畫 API，打磨 App 的細節：

▼ 輕輕下拉菜單

▼ 用力下拉菜單

講到這兒，我相信各位對"流暢"有了更深的理解。幀率越高，係統就越流暢？並不，這要看你在每一幀畫麵中填充了什麼內容；動畫越花，係統就越流暢？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，既融入了係統，也融入了第三方 App 開發的準則中，使用戶體驗連貫一致。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.

另外兩個顯著影響係統流暢度的因素：

• 交互方式：全麵屏設計移除了手機正麵的物理按鍵，手勢操作真的比按鈕好嗎？

• 符合直覺：手機係統的流暢不僅體現在動畫上，還體現在邏輯中。

Part Two.交互方式：別讓"動畫"成了"延遲"

一個很簡單的事實：我們使用手來完成一生中大部分的任務。自人類 700 萬年前從黑猩猩中分離出來至今，我們使用過的工具不勝枚舉，但我們的手並沒有太大變化：通過精密的肌肉運動，僅僅十個手指可以實現近乎無限的操作。

隨著人類科技的發展，我們使用的工具愈加先進，但也愈加抽象。樸素的工具，如錘子、榔頭、剪刀，它們沒有任何按鈕，使用前無需學習，能達到看到就會用的程度；複雜的工具，如手機、電腦，它們使用按鈕來操作，用戶如果不認得漢字或字母，想愉快地使用就很難了。

▼ 也許每個人都會用"剪刀"，但不是每個人都會用"剪切"

曆史證明，受歡迎的設計都是簡潔易用的。13 年前，實體按鍵是手機不可分割的一部分，鍵盤區域有時會比顯示屏幕還大。用戶通過十字方向鍵控製選框，進而和係統、 App 進行交互。我們靈巧的雙手被塑料按鍵限製在了狹小的空間內，效率低下。

▼ 經典機型：諾基亞 N95

2007 年，首代 iPhone 用一整塊觸摸屏取代了實體鍵盤，造就了現代智能手機的雛形。喬布斯將"按鍵手機"革新為"觸屏手機"，目的很明確：虛擬按鈕能隨 App 的切換而改變，且用戶可以直接與按鈕交互。這好比射擊遊戲中，鼠標玩家會比手柄玩家操作更加精準：使用手指操縱工具的人類，當然適合用手指交互內容。

▼ 經典機型：iPhone 3GS

值得注意的是，盡管智能手機係統使用多點觸控、擬物、過渡動畫等一係列細節讓使用手機更加自然，但手機係統的運作始終遵循四個步驟，這裏以"打開手電筒"為例：

1. 用戶大腦：環境太暗，需要打開手機的手電筒；

2. 用戶手指：對準"手電筒"按鈕按下去；

3. 過渡動畫：模擬手電筒開啟的過程；

4. 觸發功能：開啟後置閃光燈。

我們將勻速直線運動的動畫成為"線性動畫"；同樣，因為以上四個步驟是單向、直線排列的，我們稱這種操作邏輯為"線性交互"。用戶按下按鈕，係統執行這個按鈕對應的功能，如同打字般一一對應。過渡動畫在這類交互邏輯中是多餘的，一些用戶甚至會把動畫效果關閉，以取得更快的響應速度。

▼ 左：動畫開啟；右：動畫關閉

一般來說，過渡動畫持續時間較短，且啟動 App 需要一段加載時間，大部分用戶都接受在"操作"與"功能"間加入"動畫"來銜接。這能使手機係統更加流暢。不過，正如打字時會按錯鍵，用戶觸發功能時也難免有失誤。舉個例子，我本想打開 IT 之家，但不小心點擊了雲音樂，這該怎麼辦？按照"線性交互"的流程：

▼ 不小心點擊"雲音樂" →等待動畫結束→ 點擊 Home 鍵 →等待動畫結束→ 點擊"IT 之家" →等待動畫結束→ 應用開啟

此時，起到銜接作用的動畫反而造成了操作間的延遲，用戶的流暢體驗被破壞。為了解決這個問題，我們不妨想想使用樸素工具，如剪刀✂️時，我們的操作邏輯是怎樣的：

1. 用戶大腦：沿著引導線裁紙；

2. 用戶手指：將剪刀對準線條；

3. 過渡動畫：一邊剪紙，一邊修正方向，使✂️始終在線條上；

4. 觸發功能：窗花。

以上邏輯與"線性交互"有個重要區別：係統會實時對"操作"給予反饋，用戶並非"思考"完畢再實施"操作"，而是一邊"思考"一邊修正"操作"。換句話說，"動畫"不僅起到過渡的作用，還留給用戶"思考"與"操作"的時間。我稱這種操作邏輯為"非線性交互"。

▼ 鑒別某個係統的"過渡動畫"是否是多餘的，隻要把動畫關掉，然後看看手機的使用是否受影響即可。iPhone 開與不開動畫，完全是兩種手機。

想把"智能手機"設計成"剪刀"✂️，僅靠點按這類隻有"點 — 不點"兩種狀態的操作是很難實現的；如果剪刀✂️隻有"開 — 關"兩種狀態，那一刀下去手指多半會斷。我們需要用"手勢"替換"按鈕"，通過檢測手勢中的各種信息去揣測用戶的意圖，最終觸發某個功能。

此時，"動畫"並非填補"操作"與"功能"的裝飾，而是實時反饋用戶手勢的信號。MIUI 12 發布後，大家津津樂道的"可打斷動畫"，就是其中一種特性。

需要指出的是，這並非"動畫"被打斷了，而是手機係統即使在動畫之中，也會實時反饋用戶的觸控操作。讀者可以試一試，下麵這些操作，您的手機是否能做到：

▼ 開啟 App 時，你可以同時啟動多任務界麵，App 窗口會移動到手指位置

▼ 開啟 App 時，你不用等 App 完全打開，就能進行交互

▼ 關閉 App 時，你不用等 App 圖標歸位，就能滑動桌麵

大家喜歡把 iOS 的這些細節描述成"精致的動畫"，實際上，這是蘋果改良人機交互邏輯後，產生的附帶品罷了。如同✂️，你控製工具時手指的速度、力度都會影響最終呈現的效果；如果觸控屏僅僅記錄下手指的位置，那我完全可以把"屏幕"當作扁平化的"鍵盤"。iOS （沒砍 3D Touch 前）會記錄每一次觸控的位置、速率、速度、力度等信息，並分析這些信息來判斷用戶意圖。

▼ 以移動"畫中畫"為例，係統需要通過手勢判斷用戶想把"畫中畫"放在哪裏。如果僅僅記錄手指的位置，那係統隻能用"就近吸附"的方式定位浮動窗口

▼ iOS 記錄了手勢的速度（矢量），即便小窗沒有移動到角落，係統也能知道，用戶是想把窗口向角落移動

如果各位的手機支持"小窗模式"，不妨開啟小窗拖動看看，你的快速滑動和慢速滑動是否有區別。說實話，某些係統用不同位置上滑來觸發"返回" "主屏幕" "多任務"這三種操作，或者用屏幕邊緣側滑來觸發"返回"，這不是非線性的手勢操作，隻不過是把原本用"點擊"就能觸發的按鈕，改成用"滑動"觸發罷了。我相信喜歡"點按返回"而不是"側滑返回"的安卓用戶不在少數。

▼ "全局側滑返回"會遮住 App 正常的側邊菜單，交互上存在矛盾

▼ 雖然和 iOS 一樣都是上滑返回主屏幕，但如果交互邏輯仍是線性的，"手勢"和"按鈕"並沒有區別

這裏，我想表揚下 MIUI12。除了可打斷的動畫外，MIUI12 的"超級壁紙"將"非線性交互"引入到"主屏 — 鎖屏 — 息屏"這 iOS 也尚未考慮到的部分中來。

▼ "息屏 — 鎖屏"可以像踢球一樣來回滾動

Part Three.⎡符合直覺：用戶所想，係統所示⎦

最後一部分，可能和係統中"會動的部分"無關，僅僅是一些細節。也許你沒有注意到，人類都擁有"預知未來"的能力。走路時，我們會避開前方的障礙物；打雷時，我們會提前尋找避雨的地方；而使用手機時，我們根據現實生活中培養起來的直覺，來預測係統的下一步動作。

▼細看下麵的動畫，你會覺得膈應

首先是係統和第三方 App 的一致性。

我在帖子中舉的例子多為主屏幕相關的操作，比如打開 App、關閉 App；實際上，用戶在使用手機時，停留在主屏幕的時間相比使用 App 的時間，可以說是極少了。縱使你的桌麵做得再好，如果 App 裏的動畫仍是生硬的，那用戶反而會因為係統與應用間強烈的反差而難受。淘寶、京東這類購物 App，因為展示商品與廣告推銷需要，常把界麵打扮的花裏胡哨。在 iOS 平台，就算開發者脫離蘋果的設計語言放飛自我，動畫效果和 iOS 仍是一致的。

▼ 大部分列表都有彈性

▼ App 中返回上級頁麵的操作是非線性的

其次是頁麵移動的方向具有空間連續性。

比如，被我滑動到右邊的頁麵，應該從右邊回來，而不是上麵或下麵。不然，就算動畫是流暢的，用戶也無法感知到係統的連貫性。

▼ 左：頁麵向上浮現，但卻向右退出；右：頁麵從右邊出現，並返回右邊

最後是係統 UI 設計在不同界麵的一致性。

▼ 因為手機屏幕使用了較大的圓角，用戶會傾向認為，App 窗口也是同樣大小的圓角矩形

▼ 因為係統使用了觸控條來指示上滑返回主屏，用戶會傾向認為，其他可以交互的元素也應該有此觸控條

以上我介紹了衡量手機係統流暢性的三個方麵：動畫設計，交互方式，以及符合直覺的細節。

所謂流暢，首先要滿足我們的眼球，至少不能在視覺上給用戶留下卡頓、割裂的印象；之後要符合人類使用工具的習慣，始終響應來自用戶的操作，盡量減少延遲；最後要迎合我們腦中的邏輯，讓用戶能通過前一步預判後一步。滿足這三點，手機係統就能在外觀、運行與內核三方麵獲得流暢性。

最近發布的 MIUI12，因為一些設計與 iOS 雷同，在數碼圈造成了爭議。要我說，除去把通知中心和操控中心分別放到左上角和右上角這點照抄了 iOS，MIUI12 的其他部分與 iOS 是良性趨同，是值得肯定的。趨同設計在數碼圈裏很常見，比如 Yoga Book 與 Surface Book 的鉸鏈，兩者都想把筆記本電腦向書本靠攏，於是都在鉸鏈部分采用了類似書脊的結構。

在全麵屏時代，"手勢"取代"按鈕"是大趨勢。基於物理現象的動畫也好、非線性的交互方式也好、統一的係統UI 設計也好，這些東西沒有專利可言。的確，因為蘋果注冊了列表回彈的專利，所以大部分安卓 OS 隻能用一圈波紋來指示列表的盡頭。但小米、華為、索尼等廠商，它們想出了不同於 iOS 的方式，在係統級應用中實現了列表回彈，這足以說明一兩個專利並不會讓其他係統全軍覆沒。缺的是廠商的技術實力，或者對係統流暢性的重視程度。

MIUI12 的"米柚光錐動效架構"是一個良好的開端，它的存在說明安卓 OS 是可以繞過穀歌進行底層動畫改動的。大家應該鼓勵各個廠商積極跟進行業裏先進的設計方案，客觀評判不同品牌的優劣，取長補短，而不是 A 壓倒 B。