2D动画的3D体积感:AngerForce幕后故事

作者:ScreamboxStudio
2018-04-07
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前言

AngerForce: Reloaded 是我们制作的一款九十年代街机风格的 STG 游戏,目前已经发布,可以在 Steam 中下载到。你没有玩过这款游戏也没有关系,这并不影响你阅读后面的内容。

本篇文章将主要讲述游戏中的 Boss 恐惧破坏者(Terror Cracker)设计和迭代的过程。这个 Boss 是2016年重制 AngerForce 时,我们尝试制作的第一个新追加 Boss,希望以此测试新工具和制作流程。我们在早期做了一个巨屎的版本,根本没法忍,经过了一次制作流程的迭代后,才有了最终的样子。

前面部分是开发故事,可以直接跳到后面动画设计制作部分不影响阅读。

AngerForce

2014年我们曾制作了一款复古风格的 STG 游戏,并发布到了 iOS 平台上,那就是 AngerForce: Relaoded 的前身 AngerForce: Strikers。这款游戏发布后,受到了 AppStore 北美地区的推荐,并被 PocketGamer 和 TouchArcade 主动评测,说明游戏的质量还算不错。

AngerForce - Strikers 
但说实话,我们在完成这款游戏后,觉得很多细节应该可以做得更好。直到2016年我们决定将这个游戏重做一遍,发布到更多平台上,也就是后来的《愤怒军团:重装(AngerForce: Reloaded)》。

AngerForce: Reloaded 

动画难题

我们团队在组建的时候是个票友团队——没做过游戏。在开发 AngerForce 初代时我们就遇到了很多难题,其中最大的问题就是动画。我们团队当中没有专职的动画师。

不过运气还算不错,通过我一邻居,在北京西边门头沟的大山里请到了一位可以建模动画一把抓的大腿,帮我们解决了问题。但大腿看我们实在是太 indie(diao si)了,帮我们解决完动画她就又回山里开火锅店去了。

大腿走后,开发组只剩我们5个杂鱼了,我们需要再次面对动画这一难题。

当时我们在北京的郊区,楼门口挂一 LED 灯24小时滚动播放“氩弧焊、电气焊培训”…… 

初代《愤怒军团》我们使用 Cocos2d-iPhone 开发,当时从动画打包、弹幕制作到关卡制作全部由我们自己开发的整套工具链来完成,而我们的动画工具只能支持帧序列。

我们决定要重制游戏时,为了解决跨平台问题,已经确定要更换引擎,所以我们需要抛弃曾经的绝大部分开发工具,寻找新的替代品。

最终我们决定使用 Unity 来进行开发,为了能保持效率,还将复用大部分资源,继续保留游戏的2D 画面,动画使用第三方工具 Spine 来制作。

传统2D 骨骼动画

Spine 最近几年非常流行,有许多便捷的功能:曲线调整动画节奏、网格形变动画、允许混合动画播放等等,对主流引擎的支持也很好。

AngerForce: Reloaded 虽然叫重装(下文就都以《重装》来称呼),但是我们打算再追加些新的敌人、Boss 和关卡,这些都要使用新的工具来制作了。我们尝试使用手绘素材制作了一些动作比较简单的小型敌人,还都比较顺利,接下来就打算试试去制作一个全新的 Boss。

我们很快完成了设计方案:

根据我们的设想,这个 Boss 将完全使用2D 手绘的纹理,动画采用骨骼动画和关节原件替换的形式来实现。然后我们就做出了一开始提到的那个巨屎的版本……

看着让人尴尬的脸酸…… (;¬_¬) 

其实我们对自己的设计方案还是有信心的,但纯2D 方案制作有很多局限性,制作出的效果非常廉价,对于2D 动画方案我有一些总结:

  1. 无关节变化的2D 纹理只适合做简单动画。
  2. 单纯靠转动、缩放和位移没办法表现出复杂、震撼的大幅度动作,制作精良动画需要引入关节替换。
  3. 纹理的绘制的细节越多,制作这张纹理的其他透视关节就越困难,工作量也就越大——越细越难画准。
  4. 多关节的复杂骨骼动画能制作出非常有表现力的动画效果,但制作调试比较耗时,最适合应用在主角这种登场频率较高的单位身上。
  5. 利用前后层遮蔽有一些“偷懒”技巧,不用考虑动作时模型穿透一类的问题。

涉及到项目中的这个 Boss,在绘制纹理上我们有很大的矛盾——画太细不好做关节,细节少做出来又觉得作为 Boss 效果不行。

最后,我们决定用3D 来辅助。

Boss 恐惧破坏者 

解决老问题

AngerForce 项目早期的动画使用3转2帧序列,当时受客观条件限制 Boss 动画优化很差,全部动画的帧序列打包完毕有3张2048x2048大小的图册(Atlas)。

2012年的主流移动设备甚至都不支持加载如此大的纹理,拆解为1024x1024大小的纹理是大概是12张,若使用32位图片存储,加载后图册单像素占用32位是4字节*1024*1024*12=48M 内存占用!

原始版本3转2图册 

Boss 的一个形态就占这么多内存,这没法忍。虽说《重装》计划在 PC 和主机平台发布,但我们也不打算再用帧序列了。 

我们这次计划全部用2D 工艺——使用自由网格形变(Free Form Deformation 就是上一篇文章提到的 FFD)、关节替换配合骨骼动画来制作。

优化后的动画图册 

手绘关节太痛苦了,我们给单位建了模,想要各个透视角度的关节直接单独渲出来,精细纹理下的关节绘制问题就解决了。

FFD 减少关键帧

建模后,渲染关键帧很方便了,但我们也不打算滥用。对于大多数平常的小幅度动画,我们都尝试使用 FFD 来制作。

FFD 是最近几年比较流行的技术,原理是在一张2D 的纹理上定义网格,然后通过改变网格顶点的位置来变形这张纹理。使用这个技术,可以通过形变来得到单张纹理近似的其他透视角度,从而达到减少关键帧的效果。

这里简单摆个3D 模型来说明:Boss 的造型简单概括就是一个易拉罐后面背俩柱子,在我们的眼睛由摄像机位置①到③的过程中,关节透视如图中的样子来变化的。

我们根据这种透视变化的规律,用 FFD 形变就得到了 Boss 躯干关节的其他透视角度了:

使用 FFD 还有个好处就是,在形变的时候你可以得到平滑的过渡动画,合理的使用能产生神奇的效果,欺骗玩家的眼睛。

GIF 中的动画没有使用任何其他的关键帧,只是使用同样的纹理,似乎有了3D 的效果。这里面应用 FFD 的只有躯干和肩甲两个关节,其他关节只有缩放、旋转和位移。

比如躯干后的两个火箭包,只是通过简单的位移加小角度旋转,却让人感觉似乎和躯干一起侧转了起来。

其实这个动画体积感最强的地方是在头部和肩膀的区域,这里有一个小技巧:利用2D 动画的不同关节的遮蔽关系,适当的设计一些小的结构,在关节位移的时候显露出来,能让人感觉内部似乎隐藏着复杂的结构和体积。

替换关节完成大幅度动画

FFD 在小幅度的动画里能发挥神奇的效果,但想要做出幅度大表现力强的动作,还需要配合使用关节替换。

这个 GIF 得动作幅度就比较大了,躯干部分基本做了一个接近90度的转体,角度太大 FFD 就不好使了,但仍可以替换一些关键关节,再组合使用 FFD、位移、旋转和缩放用很少的纹理作出很好的效果。

这里面状态1到状态2,躯干的大幅转动使用关节替换加 FFD 完成。在状态2到状态3的时候,陆续将远端的手臂和肩甲两个关键关节替换为合适的角度,而主躯干使用 FFD 再配合其他关节的旋转和位移——搞定。这个动画所用纹理都已经列在上面了。

总结

这个 Boss 的整个制作让我们大致了解到了,自己用各种方案实现动画效果能达到的“天花板”:

  1. 纯2D 工艺能达到的效果确实有限。
  2. FFD+关节替换能制作出惊人的效果。
  3. 2D 方案需要衡量好投入和产出——花费30分的力气能达到70分的效果;但如果想达到90分的效果可能要付出100分的努力,所以某些细节尽力而为就好。
  4. 复杂的2D 动画投入精力很大,适宜用在出场时间多和获得关注较高的单位上。
  5. 适当用3D 辅助可以减少工作量。
  6. 2D 动画追求的还是2D 的特性,如果更希望追求3D 的效果请用3D 制作。


下回预告:下一篇想讲讲《重装》的另一个 Boss 的制作和动画纹理优化的技巧,不过最近忙着赶新作的版本,抽空再说吧。(;¬_¬)

 

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参与此文章的讨论

  1. 最後 2018-04-07

    干货满满,涨姿势了

  2. ahleebb 2018-04-07

    又回山里开火锅店去了 = =ll

  3. 大城小胖 2018-04-07

    有些地方没看懂.
    文中的"关节" 是不是指的是 "骨骼" ?
    如果不是, 那能否介绍下什么叫 "关节替换" 和 "关节绘制" 吗? 谢谢了

    • No.0112358 2018-04-08

      @大城小胖:"关节"=="Slot"

    • 灰机锅 2018-04-08

      @大城小胖:
      我不太清楚其他人是怎么称呼,文中意思就是一个纹理单元,纹理绑定在骨骼上。

      关节替换就是在局部关节应用帧动画。

  4. 阿兹瑞尔 2018-04-08

    2D骨骼动画加网格变形。这事我最拿手,欢迎交流沟通。可以看看我做的动态立绘,附带全部绘制加动画过程录像。地址https://indienova.com/g/azrael

    • Imalam 2018-04-09

      @阿兹瑞尔:嘿嘿嘿,这些2Dlive是用什么软件来制作的吗?

    • 阿兹瑞尔 2018-04-09

      @Imalam:据我所知Live2D是一款软件,可以通过编辑2D图像模拟小幅度的转面。我是用DragonBones做的,类似的还有spine什么的。

    • Imalam 2018-04-11

      @阿兹瑞尔:谢谢,我这边下载了DragonBones在研究怎么使用了~

  5. 二蕉 2018-04-08

    太棒了,学习

  6. Oncle 2018-04-09

    郭老师威武

  7. Klame 2018-04-09

    感觉愤怒军团的整体质量还挺不错的。FFD这个我之前也没接触过,算是长见识了

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