基于骨骼的二维动画在手机游戏中的运用优势

摘要：随着手机性能的不断提高和移动互联网的爆炸式发展，手机游戏行业一跃成为近几年的热门行业而被大众所关注。二维动画作为一个传统的表现形式一直被游戏业大量运用，手机游戏也不例外。本文主要阐述了基于骨骼的二维动画技术概念，分析在手机游戏中，这种新技术的运用现状和运用优势。

关键词：二维动画;骨骼;手机游戏

一、基于骨骼的二维动画

（一）什么是基于骨骼的二维动画

区别于传统二维动画，基于骨骼的二维动画是指：将二维形象按照部位分布拆分成二维切片（如角色可以分为头部，躯干和四肢等部位），再使用类似三维技术中的正向和反向动力学骨骼（FK、IK）来驱动这些二维面片，从而使面片按照骨骼动画运动，所产生的二维动画。这样的动画就是我们称作基于骨骼的二维动画的动画形式。

（二）基于骨骼的二维动畫与传统动画的区别

在动画流程上，传统二维动画的流程是，先由原画师或者导演绘制关键动作，之后根据关键动作由原画师绘制原画，最后根据原画由动画师逐帧绘制中间画，是一个需要大量人力和耗费大量时间的工作流程。

与传统二维动画不同的是，基于骨骼的二维动画并不需要逐帧绘制。因为其基于骨骼动画的特性，骨骼动画本身可以自动差值生成中间帧，那么其驱动的相应面片也可以获得相应的中间动画，无需大量的人力和时间参与其中。

并且，因为骨骼动画的中间帧是计算机差值运算出来的，所以可以根据项目需要任意调节动画帧数，甚至获得比传统动画更为流畅的动画效果。

另一方面，从形象设计上说，传统二维动画因为需要绘制出稳定不闪烁的画面，形象设计多较为简洁明了，尽量避免复杂图案的运动。而使用基于骨骼的二维动画便没有这样的顾虑，即使游戏原画设计的角色非常繁复，也可以轻松将其制作成动画。

当然，基于骨骼和面片的特性导致这样的动画形式并不能灵活的转变形象角度，也不能较为方便的制作拉伸变形等传统二维动画较为擅长表现的形式。

（三）基于骨骼的二维动画在手机游戏开发中的运用现状

在现今手机游戏市场中，90%以上的游戏项目采用了使用现有游戏引擎发开的策略，这样的策略可以极大程度节省开发成本和时间。

手机游戏引擎中以Cocos2D引擎和Unity3D引擎占有的市场份额最大。

由中国团队自主研发的Cocos2D引擎官方软件Cocostudio自身便内置了基于骨骼的二维动画系统模块（如图1）

图1

因为此模块是引擎的原生模块，所以使用便捷，并且可以运用到UI等非角色形象部分，非常灵活方便。

Unity3D引擎因为其软件本身性质为三维游戏引擎，并没有提供二维骨骼动画的原生功能，但是通过众多二维游戏开发扩展插件便可以轻松实现基于骨骼的二维动画功能。

在手机游戏引擎发展的同时，更是涌现出一批优秀的第三方独立的二维骨骼动画制作软件。

例如，在这些独立软件中最具有代表性的Spine，具有极其优秀的动画制作功能，可以混合编辑正向和反向动力学骨骼，可以方便的融合部分逐帧动画，以及自带的皮肤系统，都给动画开发提供了极大便捷。

并且Spine自身提供众多接口及SDK，同时兼容各大手机游戏引擎，可以说在数据传输方面也是非常方便的。在实际游戏开发中可以充分发挥基于骨骼的二维动画优势，极大程度提升手机游戏内的动画制作效率。

因为引擎和第三方软件的大力支持，并且技术形态较为成熟，基于骨骼的二维动画已经部分运用于了市面上的一些手机游戏当中。

二、在手机游戏中运用基于骨骼的二维动画的优势

（一）制作周期上的优势

正如上文所提到的，传统二维动画流程极其繁琐和复杂，需要相当多的人手参与，并且耗费大量时间。

使用基于骨骼的二维动画可以将二维动画流程彻底打破。将二维动画流程演变为类似三维动画制作流程。首先是制作人物切片，类似三维动画中的建模流程，然后是绑定，最后是骨骼动画的调节。全程只需绘制一张图片，并且操作简单，并无非常明确的分工要求。制作周期较传统二维动画大大缩减，根据笔者参与的众多手机游戏项目经验，总体动画周期可缩短至原先的50%以下。

手机游戏产业是一个更新迭代非常迅速的产业，使用这样的新型二维动画流程，在制作周期上无疑是非常具有竞争优势的。

（二）游戏容量上的优势

传统二维动画多为逐帧或一拍二居多，以中国的PAL制为标准，逐帧每秒有25张图片的容量，一拍二每秒也有13张图片的容量。

手机容量测算主要分为两种容量，一种是安装时所消耗的手机存储容量，另一种是运行时所占用的RAM内存容量。

举一个例子：

以一张648*638像素的图片为例（图2）

图2

此单张图片的文件容量为232KB，内存占用容量为0.7MB。

使用传统二维动画制作一段2秒的动画，采用节省资源的一拍二的帧数，需要25张图片，占用手机存储容量为5.66MB，运行时占用手机RAM内存为17.5MB。

而使用基于骨骼的二维动画形式制作一段2秒的动画，仅需要使用一张图集和一个JSON文件（图3）

图3

占用手机存储容量为239KB，占运行时占用手机RAM内存为0.7MB。并且如果在此基础上继续制作动画片段，占用储存及内存容量并不会有显著升高。

可以看到，在相同条件下，基于骨骼的二维动画较传统二维动画形式极大的节省了手机存储容量和运行时的RAM内存资源。

（三）游戏硬件运算过程的优势

在手机游戏中，我们所看到的所有游戏画面内容（包括UI，角色形象，场景，动画，特效等），都是预先载入手机RAM内存，再通过CPU和GPU运算的。

在使用传统二维动画的游戏中，手机RAM内存需要预先载入大量的序列帧，在手机内存本身并不宽裕的情况下容易造成运行卡顿，并且手机CPU需要处理大量内容，也会造成卡顿，并且手机发热量上升。

在手机游戏中，人物通常会与场景和其他人物等物体产生碰撞反应，甚至自身产生自碰撞。使用传统制作二维动画制作方法即直接制作所有动作的序列帧，碰撞等物理特性也通过绘画序列帧表现。

使用基于骨骼的二维动画则完全不同，内存方面，占用空间更小，CPU运算负担也相应减少。

物理运算方面，软件可以根据切图生成碰撞盒，从而可以将动力学等非浮点运算移交至计算更快的GPU计算，降低CPU负担。

手机游戏产业是一个对用户体验要求极高的产业。手机内存和CPU负担变小，可以提升游戏运行效率，提高帧数，提高操作响应速度，甚至可以很大程度降低手机发热量。使用基于骨骼的二维动画流程可以从这些方面提升整体的游戏体验。

三、结语

在现今的手机游戏领域，市场更新迭代越发快速，用户对内容的需求量越来越高，对软件的整体用户体验要求也越来越高。制作效率无疑是影响制作商竞争力的一个非常重要的指标。

如上文所述，基于骨骼的二维动画技术在手机游戏领域拥有众多相对传统二维动画来说非常突出的优势。作为一种极有效率的新型动画技术手段，无疑是非常具有竞争力的。这样的技术必定会在未来大规模投入手机游戏的开发中。

【参考文献】

[1]《Cocos Studio Developers Manual》

[2]《Spine user guide》

作者简介：吴鸿斌，南京艺术学院硕士研究生在读;长期从事三维及影视后期技术工作，参与过大量动画短片、手机游戏及微电影项目;曾任南京科技广场动漫技术有限公司 视效总监、魔映传媒股份有限公司 技术总监、苏州星家文化传媒有限公司 技术指导、杭州趣意文化有限公司 技术美术。