LIVE2D形变驱动角色在二维动画中的表现特征研究

IIIAbstractThispaperfocusesontheapplicationofLive2ddeformationlanguageinvirtualcharacters,combiningtraditionalanimationtechniquesandcharacterdynamicsfromthegraduationproject"TheBambooFruitStory,"toexplorethecharacteristicsoflive2ddeformationlanguage-drivencharacterrepresentationin2Danimation.Inthecontextofcontinuouslyadvancinganimationtechnology,Live2Dstandsoutwithitsuniqueparametricdeformationmechanism,playingacrucialroleinthedynamicexpressionof2Dcharacters.Especiallyinvirtualcharactersthatemphasizeemotionalinteractionandimmersiveexperiences,itsflexibledeformationlanguagecansurpasstraditionalanimation,conveyingcharacterpersonalityandmovementmorevividly.Thepaperstartswiththedefinitionofdeformedlanguage,analyzingitsadvantagesovertraditionalanimationinemotionalexpression,dynamicrhythm,andinteractivity.Italsoexploresthelimitationsinactionamplitudeandphysicalsimulation.Furthermore,itexaminesmultipleperspectivessuchasdynamicinteraction,userconnection,anddisseminationmethodstosummarizethekeyfactorsforenhancingLive2Dexpressiveness,whichareappliedtotheLive2Ddeformedlanguagepracticeinthegraduationproject"TheTaleOfBambooAndApple."Byexaggeratingdeformationandintensifyingphysicalmovements,thepaperenhancesthedynamicexpressivenessofcharacters.Thiscreationimprovescharacterexpressiveness,dynamicfluidity,anduserimmersion,breakingdowntheboundariesbetweenvirtualandreality.Theinteractionbetweencharactersandtheaudiencebecomesaritualofemotionalresonance.Keywords:live2d;Deformedlanguage;dynamicvision;virtualcharacters目录内容摘要 IAbstract II1绪论 11.1研究背景 11.2研究目的与意义 12live2d形变语言的特征 12.1live2d形变语言的定义 12.2live2d形变语言的特点 22.3与传统动画表现方式的差异与原因 33live2d形变语言的表现力分析 53.1情感表达和动态节奏的优势 53.2动作幅度和物理模拟的局限 53.3动态交互的独特性 53.4用户连接与传播方式的差异 54ive2d形变语言在毕设中的实践探索 64.1创作背景和目标 64.2毕设中对形变语言的设计实践 64.3毕设中角色动态表现力的体现 6总结 10参考文献 11致谢 12附录1 13PAGE7-1绪论研究背景随着数字媒体技术的发展，虚拟角色在娱乐行业的使用呈现着爆发式增长。从虚拟主播（VirtualYoutuber简称Vtuber）到手机游戏角色，再到社交媒体虚拟形象，二维虚拟角色的市场需求不断扩大。在这一背景下，Live2D作为一种不同于传统动画的动态表现技术，获得了广泛地应用。Live2D的兴起与虚拟主播的快速发展息息相关。2016年12月,世界上第一位“虚拟主播"绊爱(KizunaAI)的出现,打开了虚拟主播的大门，vtuber群体迅速壮大，具有代表性的是OVER会社的Hololive和Anycolor株式会社的彩虹社，这两家企业一共先后培养出138名虚拟主播REF_Ref5403\r\h[1]。而在二维虚拟主播开发中，最常使用的软件为Live2DCubism。它能够在保持2D美术风格的同时，通过面部捕捉实现实时交互，给予角色表现力和亲和力。同时live2d弥补了传统动画技术在制作上的局限性，在提高效率的同时有效地节约了制作成本，因此live2d在虚拟角色领域有着他独特的优势。图1-1日本VTuber绊爱图片来源：/cg/chys/ssch/201703/47148.html研究目的与意义现有研究多聚焦于Live2D的技术实现或具体应用案例，却忽视了一个根本问题：Live2D形变语言正在创造新的动态美学——它既非传统2D动画的"帧序列"，也非3D动画的"空间模拟"，而是通过参数化形变使角色动起来。本篇论文以Live2D形变技术在虚拟角色动态设计中的应用为研究对象，重点探讨其独特的形变语言在角色表现力的特点与效果。通过结合动画运动规律和传统动画技术，对比分析国内外优秀案例研究参数化形变在情感表达、动作展示等方面的优势和局限性。帮助更好地理解live2d形变语言，并将以上的研究成果运用在毕业创作《竹果物语》中，增强虚拟角色的表现力。2live2d形变语言的特征2.1live2d形变语言的定义形变语言是利用live2d技术使2D图像产生动态变形的视觉表现体系，可以简单理解为"通过变形来说话"。就像我们说话用词语和句子来表达意思一样，Live2D技术通过让2D图像变形来传递情感和信息。“形变”指的是图像拉伸、弯曲、变形。之所以将其称之为"语言"是因为这种变形不是随意变化的，而是像语言一样有自己的一套规则体系，各种变形参数是语言的“字母”，遵守变形和物理模拟的“语法”规律，通过参数组合起完成复杂动作的“造句”。就像我们用文字写故事一样，建模师用“形变语言”让虚拟角色活起来。这种叫法比“动画技术”更准确，因为它强调的是通过变形来“说话”传递情感。比如虚拟主播的每个表情变化，都是在用"形变语言"和观众交流，就像我们平时用表情和肢体语言交流一样自然。在绘图阶段对角色立绘进行精细化部件拆分，确保各元素能够不受影响地独立运动。随后对每个部件进行多网格布点，建立变形拓扑结构，通过调整布点使模型产生立体感和纵深感,从而实现2D图像的动态效果REF_Ref5504\r\h[2]。Live2d形变语言通过对摆动幅度、头部转向角度等参数化控制使2D图像突破平面限制，并利用摆锤模拟的物理演算系统赋予部件的摆动真实感，呈现不同的情感张力。不过形变语言的完整性依赖于部件的遮挡关系，需要对移动部件的遮挡部分进行补充绘制，以避免动作过大出现bugREF_Ref5569\r\h[3]。2.2live2d形变语言的特点Live2D核心优势是动态变形能力。利用手动布点或者自动布点将2D原画分解为高密度的多网格结构，通过控制位移网格顶点，可以实现面部微表情变化，像眉毛挑动、嘴角弯曲等，以及发丝、衣服这类柔软物体的自然运动。同时Live2D变形还采用了分层控制，父变形器负责整体形变，而子变形器则处理细节变形，模拟了真实运动的层次性。角色说话时嘴巴形状变化，周边脸颊肌肉也会随着有细微运动。在b站虚拟主播小可学妹的直播中，当她讲述一段有趣的故事时，嘴角会自然上扬，展现出甜甜笑容。同时眼睛会睁大，瞳孔和高光也会随之发生位移（图2-1）。当流露出生气的情绪时，她的眼睛会微微眯起，眉毛皱起（图2-2）。这些连贯自然的面部表情变化，生动地展现出角色的情绪，使粉丝能深切感受到角色的心境。在表演歌唱时，小可学妹的服饰和发丝也会随着身体的扭动而自然摆动，配合肢体动作使表演更加鲜活，带来沉浸的视觉体验。部分虚拟角色还会添加微风模拟，头发随着微风摆动。但发丝不是简单的整体晃动，而是依据风力有着不同程度的弯曲，每一根发丝似乎都在随风舞动。这进一步增强了角色整体的生动感和活力，虚拟角色仿佛真实地站在观众前方互动。图2-1小可学妹图2-2小可学妹图片来源：https://b23.tv/mCS0I2w图片来源：https://prts.wiki/Live2D形变语言的第二个核心特点是参数化控制，建立精确的数学关联把复杂的网格变形转化为为可调节的参数集合。创作者可以通过调整"眼睛开合度"（0-100%）、"头部旋转角度"（-30°至+30°）等直观数字来控制模型状态。创作者只需制作开始和结束的物体形变，由软件自动计算补充中间的动作形变，实现平滑过渡从而有效地提高了制作效率。同时不同参数过四角合成组合产生复合效果，这为创造丰富多变的表情和动作提供了可能。Live2D形变语言的第三个突出特点是强大的实时交互性。不同于预渲染动画，Live2D模型能够在运行时响应各种输入信号。如通过鼠标移动控制角色的视线方向。或者导入到VTubeStudio软件，外接摄像头，实现模型与真人表情的精准同步。这种实时交互能力使Live2D特别适合需要即时反馈的应用场景，所以众多虚拟主播会使用Live2D形象进行直播互动时。像虚拟主播嘉然在直播时，当观众发送弹幕后，嘉然的Live2D形象会迅速做出回应，脸上立刻展现出亲切的笑容，动作与直播的音频同步，营造出一种仿佛在面对面交流的亲切氛围。（图2-3）图2-3vtuber嘉然图片来源：https://b23.tv/QpMDVDc2.3与传统动画表现方式的差异与原因Live2D作为一种新兴的动画技术，与传统的帧动画、3D动画有着诸多不同之处。Live2D与帧动画相比，大大地降低了资源占用率。Live2d仅需要画好一张完美的原画，后续所有动作都通过参数调整来实现。这对许多移动端的游戏或虚拟形象互动应用来说，是十分有利的。以采用Live2D技术打造的手机端二次元风格的养成游戏《代号鸢》为例，游戏中包含多个可互动的Live2D角色，这些角色在运行过程中占用的内存和存储空间相对较少，使得游戏可以在配置普通的移动设备上流畅运行。（图2-4）而帧动画作为最传统的2D动画制作方式，通过连续播放预先绘制的静态画面来产生运动效果。那些画面细节丰富的动画，则需要大量的图像帧。2023年的作品《你想活出怎样的人生》则是完全采用手绘方式（图2-5），60位画师历时7年完成，平均每月完成1-2分钟的内容。吉卜力工作室的专门负责画画占核心创作人员人数的一半，可见其工作量是非常宏大的REF_Ref5808\r\h[4]。图2-4《代号鸢》图2-5《你想活出怎样的人生》图片来源：图片来源：/dhygaqqf/8277509.html/a/ntRZvFEFDjtcbLive2D参数化控制的特点使其拥有可实时调整的优势。能根据物理模拟的效果，随时调整动作幅度、反应速度等要素，大大提升了制作效率。然而帧动画一旦制作完成，要进行修改就非常困难，每一处变动都可能需要重新绘制多个相关的帧画面，耗时费力并且难以做到实时调整REF_Ref5994\r\h[5]。但由于Live2D本质是二维平面的形变，当角色需要做出转身、多角度旋转等动作时，就会存在明显局限。角色在只能通过设置好的九轴角度区间来模拟身体旋转。由于只有一张立绘制作素材，体转的范围十分有限。而在传统的帧动画中，虽然绘制复杂的旋转透视动作也需要耗费大量精力，但动画师可以凭借精湛的绘画技巧，按照透视原理一帧一帧地绘制出相对自然流畅的旋转动作，在迪士尼早期的经典动画电影中，角色的舞蹈、打斗等复杂动作都能通过逐帧绘制展现出细腻且符合透视的效果。而Live2D与3D动画相比，其主要优势就是制作流程较为简单，容易上手。制作一部高质量的3D动画电影，需要投入大量的人力、物力和时间成本。从前期的高精度三维模型构建，到骨骼绑定、动画制作，最后到材质纹理绘制和渲染，涉及众多的流程，成本高昂。而Live2D相对来说制作流程较为简单，在一些小型的独立动画项目或者个人创作者的作品中体现得尤为明显。采用Live2D技术，创作者只需要掌握基本的绘图和参数设置技能，利用相对简单的制作流程，就能较快地创作出动画内容，在人力和时间成本上的消耗都大大低于3D动画制作。同时Live2D在二次元风格化表现方面独具特色。日本的众多虚拟角色-初音未来、彩虹社、Hololive（图2-6、2-7、2-8）都保留了鲜明的手绘质感，线条简洁流畅，色彩搭配鲜艳且富有层次感，从发型、服饰到整体造型都散发着浓郁的二次元风格，深受二次元爱好者的喜爱。反观3D动画，虽然也能通过材质、纹理等去营造不同风格，但在还原一些具有强烈手绘风格的形象时，往往会因为其追求真实的空间感和物理，影响到角色的风格化呈现。图2-7vtuber彩虹社图片来源：https://b23.tv/wKA3Op4图2-8vtuberHololive图片来源：https://game.watch.impress.co.jp/docs/news/1344188.html在3D动画中，空间层次感是其重要的表现优势之一。以游戏《塞尔达传说：旷野之息》中的动画场景为例，（图2-9）主角在广袤的游戏世界中穿梭，山川、河流、建筑等元素通过三维建模呈现出强烈的空间感，角色可以在不同的高度、距离与环境进行互动，远近景的层次分明，给玩家带来身临其境的视觉体验。而Live2D尽管可以通过一些光影效果、遮挡关系等手段来模拟出一定的空间层次，但本质上是二维平面创作，即使画面中有多个角色和场景元素，也很难营造出像3D动画那样强烈的纵深空间感，更多地是依靠画面布局和元素大小来体现简单的前后关系。3D动画里强大的物理引擎能够对物体的运动、碰撞等物理现象进行精准模拟REF_Ref6102\r\h[6]。《冰雪奇缘》中艾莎公主的裙摆、发丝等在各种动作下都能根据物理规律自然飘动、摆动（图2-10）。而Live2D则多依赖手动调整参数，缺乏像3D动画那样实时、自然且精确的物理模拟能力。例如在一些Live2D虚拟角色在有风的场景时，其衣物的飘动效果需要创作者预先设定多段飘动参数，然后四角合成，形成不同的飘动形态，无法像3D动画那样根据实时的风力、角色运动速度等因素自然地模拟出衣物的褶皱、飘动轨迹等真实的物理表现。图2-9《塞尔达传说：旷野之息》图2-10《冰雪奇缘》图片来源：图片来源：Live2D与其他动画制作方式之间的差异并不是偶然，而是由技术本质决定的。这直接导致了它们在表现力和应用场景上的差异。Live2D的变形算法虽然智能，但本质上还是在平面上"拉扯"图片。就像拉扯一张印有人像的橡胶膜，拉扯幅度太大时，图像就会失真。这就是为什么Live2D很难表现360度旋转。3D动画能模拟真实物理，是因为它内置了完整的物理计算。Live2D使用的是简化版的物理模拟，就像用弹簧玩具模拟真实弹簧，虽然看起来像，但精确度有差距。不过不同技术对应的市场需求不同，像虚拟主播在成本预算有限和动作要求不高的情况下，Live2D即是最优的技术选择。3live2d形变语言的表现力分析3.1情感表达和动态节奏的优势Live2D在情感表达上有着明显的细腻度优势。在许多以Live2D打造的虚拟偶像形象中，像日本虚拟主播绊爱，通过对眼睛形变参数的精细设置，能够模拟出不同情绪下的眼神变化（图3-1）。开心时眼睛会弯成月牙状，瞳孔灵动地闪烁。悲伤时眼角微微下垂，配合嘴角向下弯曲变形，让观众能直观地感受到角色的情绪变化。而三维模型虽然可以利用复杂的骨骼绑定和面部捕捉等技术来实现表情变化，但在一些细微情感的传递上，往往容易因模型精度、渲染的偏差，出现表情略显生硬的情况。Live2d它的动态有种手绘漫画动起来的感觉，动作的变化更符合二次元常见的那种略带夸张但又不失简洁的节奏，像角色害羞时脸颊快速变红、耳朵微微抖动等，动作的切换比较简洁流畅，节奏轻快且贴合二次元角色常有的情绪表达风格，而3d动画的动态节奏往往会更考虑现实世界中的物理运动规律REF_Ref6160\r\h[7]，像人物行走奔跑，要模拟真实的重心转移、肢体摆动幅度等，动作变化相对更复杂、连贯，整体节奏相较于live2d会显得更厚重、沉稳些，更接近现实世界中真实人物或物体运动的节奏，和二次元相对简化、夸张的风格有较明显差异。在Live2D制作中，物体的角度变化可以超出真实世界中物体的自然运动范围，从而增强表现力以及加强情绪REF_Ref7574\r\h[8]。图3-1vtuber绊爱图片来源：/3.2动作幅度和物理模拟的局限一些采用Live2D技术打造的虚拟主播，在需要展现大幅度转身动作时，往往只能通过设置好的参数范围来模拟转身效果，无法像真实的三维空间那样自由地实现多角度、大幅度转动。在三维游戏《古墓丽影》系列中，主角劳拉可以在复杂的古墓环境里攀爬、跳跃、转身，或者在狭窄的通道中做出侧身、弯腰以及快速转身等各种复杂动作（图3-2）。因为三维模型是在真实的空间坐标体系里构建，骨骼动画能够支持角色在三维空间里进行全方位的动作变化，无论是从高处跳下后落地时的转身稳定身形，还是在躲避机关时多角度的灵活移动，不像Live2D受限于平面角度，在动作表现上更加真实、丰富的。图3-2《古墓丽影》图片来源：/meitu/54070.html第二，在许多的二次元角色形象的Live2D模型制作中，如果需要展现布料飘动、长发飞舞的效果，则大多依靠手动去调整相应的参数来进行物理模拟。像裙摆和发丝的飘动需要创作者预先设定好不同风力强度下的几种飘动形态，通过组合进行摆动，很难做到像三维动画根据实时的外力情况进行布料、发丝的物理模拟，一旦外力因素超出预设情况，就容易出现不自然的画面。而在三维动画电影《冰雪奇缘》里，艾莎公主的长裙在她奔跑、施展魔法等动作过程中，布料的飘动效果可通过强大的物理引擎进行实时模拟，根据她的动作速度、方向以及环境中的风力等因素，裙摆会自然地产生褶皱、摆动REF_Ref7646\r\h[9]，并且能和周围的雪花等元素产生真实的碰撞互动（图3-3）。相比之下，Live2D在这类物理模拟的实时性和自然度方面就存在明显的不足。不同技术在不同表现维度上各有优劣，Live2D以其独特的形变语言和艺术表现力，在虚拟形象创作领域有着不可替代的地位，而表现力的局限性本质上是二维向三维转化的维度缺失和计算简化的必然结果。在实际的虚拟形象创作需要根据具体需求，合理选择和运用它们。图3-3《冰雪奇缘》图片来源：/zh/153372/3.3动态交互的独特性传统动画的本质是预渲染的序列帧，它的动态表现完全取决于动画师的预设，观众只能接收到确定的内容。而Live2d突破了传统动画的局限，可以通过参数混合实现动态交互。这种交互并不是简单的动画回放，而是拥有一套完整的响应体系。Live2d将角色的每个表情部位拆分成独立控制的参数，提前设计好每一种表情的形变程度。然后通过vts面补软件，接收摄像机采集的面部点数据，映射到角色的参数上，实现观众与角色的实时同步，增强了参与感，同时也更具吸引力。3.4用户连接与传播方式的差异Live2d不仅改变了内容生产方式，还重新打造了用户连接和传播方式。Live2d通过交互设计强化了情感连接，这种连接是实时双向的。用户作为参与者，提供动作数据，主动进行情感连接，虚拟角色以此进行实时反馈REF_Ref7708\r\h[10]。而传统动画是向观众单向输出内容，依赖剧情画面产生连接。观众作为消费者，无法改变内容，只能被动地产生情感共鸣。Live2d虚拟角色的传播更多依赖于粉丝效应。传统动画中，观众对角色的情感是在欣赏的层面，而live2d通过交互参与，让观众产生角拥有角色的心理认同感。虚拟角色为观众提供了快感和欲望，满足了观众的参与感和融入感，从而实现了身份归属。粉丝也通过二创形成了亚文化圈层REF_Ref7751\r\h[11]，借助视频、图文等移动媒体传播形式的不受时间、地点的限制。这种传播打破了时间与空间的界限，通过社交平台形成了自己的粉丝社区，其粘性是非常强大的REF_Ref7787\r\h[12]。4live2d形变语言在毕设中的实践探索4.1创作背景和目标随着时代数字化发展，虚拟和现实的界限逐渐被打破。人们对情感化的沉浸式交互越来越看重。将中国传统文化融入到现代科技当中也成了当前艺术作品的热点。毕业设计《竹果物语》通过live2d形变语言完成虚拟角色的交互设计。竹子和苹果象征着坚韧和自然馈赠的美好，角色设计融合了传统服饰与现代审美，传递出清新治愈的视觉语言。

竹语以中国传统文化中的竹子为设计核心，她身着改良汉元素服饰，衣襟绣有叶绿色暗纹，背后蝴蝶结轻盈飘逸，扎着俏皮的小辫，有一对毛茸茸的熊猫耳朵，活泼灵动且天真浪漫。果颂则是以红苹果为原型，融入西式田园风格，展现丰收的欢愉与自然的慷慨，仿佛从童话中走出的甜美少女。

毕设《竹果物语》通过VTubeStudio实时面捕技术，完成表情与动作交互。让虚拟角色不再是静止的二维人物，而是能与观众产生互动的生命。观众通过自己的表情和动作，对角色进行影响，此刻屏幕的隔阂被打破，情绪产生链接。本毕设还加入了改变服装和表情的按钮，让角色更具生动性。同时作为展览装置，让观众自发探索参与，通过拍照打卡、表情模仿等行为，增强作品的社交属性。

4.2毕设中对形变语言的设计实践本毕设利用形变语言完成了基础表情同步，角色在眨眼时，眼珠的瞳孔高光会发生弹动。同时角色嘴型上扬时，眼角的弯曲幅度也会更大。嘴巴的变形使用了九轴，覆盖了张嘴和闭嘴的最大和最小的范围。确保表情清晰，容易被面捕捕捉，避免因为精度不足产生面瘫感。观众需要即时反馈来感知“自己的动作影响了角色”，因此表情同步必须足够灵敏明显。

初期尝试过更自然的细微表情变化，用细微的嘴角形变来表达，但实际面捕过程中发现会难以察觉互动反馈，导致“互动失效”。

Live2D的形变还是受限于二维图层，无法做到3D模型的细腻肌肉模拟，所以只能通过夸张化来弥补表现力不足。

在动作形变上，更多地运用了旋转动作，使角色发生透视形变，增强空间感。在制作头部运动时，加强了左右转动的变形程度，遵循近大远小的透视原则，利用斜切工具对眼睛和嘴巴的变形器网格进行位移，营造面部立体感。腿部更多是膝盖弯曲变形，构建左右腿前后的空间关系。当角色下蹲时，整个上半身会向下位移，膝盖向内弯曲，鞋子和袜子也会随之发生挤压形变。4.3毕设中虚拟角色动态表现力的加强在live2d设计中，增强互动沉浸性的关键是动态表现力。毕设中对角色采用了夸张化变形，增强情绪的感染力。眨眼时，眼皮的闭合并不是简单的开闭，而是会产生轻微的回弹晃动，类似于果冻摇晃效应，同时瞳孔会放大，增强角色的萌感。因为Live2D无法像3D模型那样依赖真实肌肉形变，所以还是需要通过形变幅度强化来传递情绪。而且在展示时，夸张的表情变化能确保观众无论在哪个距离都能看到角色的变化。但单纯表情同步的交互会比较单调，所以加入全身动作强化角色动态表现力，同时能够更立体地塑造角色性格。人物在旋转时，加入了翘脚的动作，同时双臂也会展开，使角色更加俏皮可爱。初版角色在无互动时除了眨眼动作，其他都是完全静止的，显得比较死板。后来加入呼吸参数，胸部随之起伏，发丝也微微摆动，赋予角色生命力。在制作果颂的身体九轴时，多添加了手腕这个旋转点，整只手变得更加灵活了，相比竹语，果颂会看起来可动性更强。物理摆动的加强也能使角色更具动态感。像竹语背后蝴蝶结大幅度的上下摆动，角色头部转动时，背后的蝴蝶结会因惯性产生滞后摆动，且幅度较大，符合她活泼俏皮的性格；果颂螺旋状卷发在运动时会有明显的弹性形变，如头部突然停止时，发梢会继续晃动并缓慢回弹，呼应她温柔但灵动的气质。物理摆动让角色动态更丰富，避免呆板的“纸片人”效果。但在第一版设计时，将摆锤的摇摆