基于骨骼的二維動畫在手機游戲中的運用優勢

摘要：隨著手機性能的不斷提高和移動互聯網的爆炸式發展，手機游戲行業一躍成為近幾年的熱門行業而被大眾所關注。二維動畫作為一個傳統的表現形式一直被游戲業大量運用，手機游戲也不例外。本文主要闡述了基于骨骼的二維動畫技術概念，分析在手機游戲中，這種新技術的運用現狀和運用優勢。

關鍵詞：二維動畫;骨骼;手機游戲

一、基于骨骼的二維動畫

（一）什么是基于骨骼的二維動畫

區別于傳統二維動畫，基于骨骼的二維動畫是指：將二維形象按照部位分布拆分成二維切片（如角色可以分為頭部，軀干和四肢等部位），再使用類似三維技術中的正向和反向動力學骨骼（FK、IK）來驅動這些二維面片，從而使面片按照骨骼動畫運動，所產生的二維動畫。這樣的動畫就是我們稱作基于骨骼的二維動畫的動畫形式。

（二）基于骨骼的二維動畫與傳統動畫的區別

在動畫流程上，傳統二維動畫的流程是，先由原畫師或者導演繪制關鍵動作，之后根據關鍵動作由原畫師繪制原畫，最后根據原畫由動畫師逐幀繪制中間畫，是一個需要大量人力和耗費大量時間的工作流程。

與傳統二維動畫不同的是，基于骨骼的二維動畫并不需要逐幀繪制。因為其基于骨骼動畫的特性，骨骼動畫本身可以自動差值生成中間幀，那么其驅動的相應面片也可以獲得相應的中間動畫，無需大量的人力和時間參與其中。

并且，因為骨骼動畫的中間幀是計算機差值運算出來的，所以可以根據項目需要任意調節動畫幀數，甚至獲得比傳統動畫更為流暢的動畫效果。

另一方面，從形象設計上說，傳統二維動畫因為需要繪制出穩定不閃爍的畫面，形象設計多較為簡潔明了，盡量避免復雜圖案的運動。而使用基于骨骼的二維動畫便沒有這樣的顧慮，即使游戲原畫設計的角色非常繁復，也可以輕松將其制作成動畫。

當然，基于骨骼和面片的特性導致這樣的動畫形式并不能靈活的轉變形象角度，也不能較為方便的制作拉伸變形等傳統二維動畫較為擅長表現的形式。

（三）基于骨骼的二維動畫在手機游戲開發中的運用現狀

在現今手機游戲市場中，90%以上的游戲項目采用了使用現有游戲引擎發開的策略，這樣的策略可以極大程度節省開發成本和時間。

手機游戲引擎中以Cocos2D引擎和Unity3D引擎占有的市場份額最大。

由中國團隊自主研發的Cocos2D引擎官方軟件Cocostudio自身便內置了基于骨骼的二維動畫系統模塊（如圖1）

圖1

因為此模塊是引擎的原生模塊，所以使用便捷，并且可以運用到UI等非角色形象部分，非常靈活方便。

Unity3D引擎因為其軟件本身性質為三維游戲引擎，并沒有提供二維骨骼動畫的原生功能，但是通過眾多二維游戲開發擴展插件便可以輕松實現基于骨骼的二維動畫功能。

在手機游戲引擎發展的同時，更是涌現出一批優秀的第三方獨立的二維骨骼動畫制作軟件。

例如，在這些獨立軟件中最具有代表性的Spine，具有極其優秀的動畫制作功能，可以混合編輯正向和反向動力學骨骼，可以方便的融合部分逐幀動畫，以及自帶的皮膚系統，都給動畫開發提供了極大便捷。

并且Spine自身提供眾多接口及SDK，同時兼容各大手機游戲引擎，可以說在數據傳輸方面也是非常方便的。在實際游戲開發中可以充分發揮基于骨骼的二維動畫優勢，極大程度提升手機游戲內的動畫制作效率。

因為引擎和第三方軟件的大力支持，并且技術形態較為成熟，基于骨骼的二維動畫已經部分運用于了市面上的一些手機游戲當中。

二、在手機游戲中運用基于骨骼的二維動畫的優勢

（一）制作周期上的優勢

正如上文所提到的，傳統二維動畫流程極其繁瑣和復雜，需要相當多的人手參與，并且耗費大量時間。

使用基于骨骼的二維動畫可以將二維動畫流程徹底打破。將二維動畫流程演變為類似三維動畫制作流程。首先是制作人物切片，類似三維動畫中的建模流程，然后是綁定，最后是骨骼動畫的調節。全程只需繪制一張圖片，并且操作簡單，并無非常明確的分工要求。制作周期較傳統二維動畫大大縮減，根據筆者參與的眾多手機游戲項目經驗，總體動畫周期可縮短至原先的50%以下。

手機游戲產業是一個更新迭代非常迅速的產業，使用這樣的新型二維動畫流程，在制作周期上無疑是非常具有競爭優勢的。

（二）游戲容量上的優勢

傳統二維動畫多為逐幀或一拍二居多，以中國的PAL制為標準，逐幀每秒有25張圖片的容量，一拍二每秒也有13張圖片的容量。

手機容量測算主要分為兩種容量，一種是安裝時所消耗的手機存儲容量，另一種是運行時所占用的RAM內存容量。

舉一個例子：

以一張648*638像素的圖片為例（圖2）

圖2

此單張圖片的文件容量為232KB，內存占用容量為0.7MB。

使用傳統二維動畫制作一段2秒的動畫，采用節省資源的一拍二的幀數，需要25張圖片，占用手機存儲容量為5.66MB，運行時占用手機RAM內存為17.5MB。

而使用基于骨骼的二維動畫形式制作一段2秒的動畫，僅需要使用一張圖集和一個JSON文件（圖3）

圖3

占用手機存儲容量為239KB，占運行時占用手機RAM內存為0.7MB。并且如果在此基礎上繼續制作動畫片段，占用儲存及內存容量并不會有顯著升高。

可以看到，在相同條件下，基于骨骼的二維動畫較傳統二維動畫形式極大的節省了手機存儲容量和運行時的RAM內存資源。

（三）游戲硬件運算過程的優勢

在手機游戲中，我們所看到的所有游戲畫面內容（包括UI，角色形象，場景，動畫，特效等），都是預先載入手機RAM內存，再通過CPU和GPU運算的。

在使用傳統二維動畫的游戲中，手機RAM內存需要預先載入大量的序列幀，在手機內存本身并不寬裕的情況下容易造成運行卡頓，并且手機CPU需要處理大量內容，也會造成卡頓，并且手機發熱量上升。

在手機游戲中，人物通常會與場景和其他人物等物體產生碰撞反應，甚至自身產生自碰撞。使用傳統制作二維動畫制作方法即直接制作所有動作的序列幀，碰撞等物理特性也通過繪畫序列幀表現。

使用基于骨骼的二維動畫則完全不同，內存方面，占用空間更小，CPU運算負擔也相應減少。

物理運算方面，軟件可以根據切圖生成碰撞盒，從而可以將動力學等非浮點運算移交至計算更快的GPU計算，降低CPU負擔。

手機游戲產業是一個對用戶體驗要求極高的產業。手機內存和CPU負擔變小，可以提升游戲運行效率，提高幀數，提高操作響應速度，甚至可以很大程度降低手機發熱量。使用基于骨骼的二維動畫流程可以從這些方面提升整體的游戲體驗。

三、結語

在現今的手機游戲領域，市場更新迭代越發快速，用戶對內容的需求量越來越高，對軟件的整體用戶體驗要求也越來越高。制作效率無疑是影響制作商競爭力的一個非常重要的指標。

如上文所述，基于骨骼的二維動畫技術在手機游戲領域擁有眾多相對傳統二維動畫來說非常突出的優勢。作為一種極有效率的新型動畫技術手段，無疑是非常具有競爭力的。這樣的技術必定會在未來大規模投入手機游戲的開發中。

【參考文獻】

[1]《Cocos Studio Developers Manual》

[2]《Spine user guide》

作者簡介：吳鴻斌，南京藝術學院碩士研究生在讀;長期從事三維及影視后期技術工作，參與過大量動畫短片、手機游戲及微電影項目;曾任南京科技廣場動漫技術有限公司 視效總監、魔映傳媒股份有限公司 技術總監、蘇州星家文化傳媒有限公司 技術指導、杭州趣意文化有限公司 技術美術。